Santé

Un gène fait ressembler le cerveau de souris à celui d’un Homme

ActualitéClassé sous :biologie , médecine , cerveau

Le cerveau humain se distingue nettement du cerveau de souris par sa taille, mais aussi par sa forme. Alors que chez la souris, l'encéphale est lisse, le nôtre est couvert de replis et de crevasses, permettant d'augmenter le volume total. Mais en jouant sur l'activité d'un seul gène, nommé Trnp1, il devient possible de façonner ces circonvolutions chez le rongeur.

Le cerveau humain ne forme pas une surface lisse, comme c'est le cas chez la souris. Il se compose de nombreux sillons et bosses, qu'on appelle les circonvolutions, lui permettant d'augmenter la surface corticale. Ces structures seraient sous la dépendance de l'activité d'au moins un gène : Trnp1. © Heidi Cartwright, Wellcome Images, Flickr, cc by nc nd 2.0

Les mammifères sont des animaux à poils, vivipares pour la très grande majorité, et dont les femelles allaitent leurs petits. Mais ils sont aussi célèbres pour la taille de leur cortex cérébral (la couche supérieure de neurones), auquel ils doivent leurs importantes fonctions cognitives. Chez l'Homme, comme chez d'autres, il est tellement imposant que pour pouvoir tenir dans notre boîte crânienne, il se replie pour former des creux et des bosses, appelées circonvolutions. La souris, elle, en est naturellement dépourvue.

Pendant longtemps, on a considéré que cet aspect était contrôlé par des gènes uniques et propres aux espèces dotées d'un cortex fripé. Mais il pourrait en être autrement. En 2012, des scientifiques de l'université Louis-et-Maximilien de Munich mettaient en évidence un gène, nommé Trnp1, capable d'influencer le développement du cerveau chez les souris et chez les Hommes.

Il dispose en fait de la capacité de décider du destin des cellules souches neurales : soit elles se divisent et font gonfler le cortex, soit elles se différencient, ce qui affine le cortex, mais permet la formation de structures nerveuses plus complexes. Les chercheurs se sont alors demandé si le gène pouvait contribuer à former l'architecture du cerveau.

Comment l'activité du gène Trnp1 façonne le cerveau. Lorsqu'il est fortement exprimé (en haut), le cortex s'étend sur la largeur. En revanche, lorsqu'il est peu exprimé (en bas), les cellules souches neurales se divisent, ce qui engendre des boursouflures, prémices des circonvolutions. © Götz et al., Cell

Trnp1, architecte du cortex cérébral

Dans leur expérience, des fœtus de souris ont joué les cobayes. À l'aide d'un brin d'ARN synthétique, les chercheurs ont éteint Trnp1 chez les rongeurs. Le petit cerveau de souris, normalement lisse, a commencé à se boursoufler et à former des circonvolutions.

La suite de l'expérience, décrite dans Cell, concerne du tissu neural issu d'embryons humains âgés de 8 à 18 semaines. À cette période précoce, les circonvolutions dans le cerveau n'apparaissent pas encore. Les auteurs ont donc observé de plus près l'activité de Trnp1. Dans les régions qui forment normalement des creux ou des bosses, le gène est très peu exprimé alors qu'à l'inverse, là où le cortex est aplani, le gène est fortement actif. La protéine TRNP1 donne donc les instructions au cerveau à l'avance et inhibe la formation des circonvolutions.

De l’évolution de la circonvolution

Cette recherche va à contre-courant des idées reçues qui suggèrent que les animaux les plus intelligents disposent de gènes particuliers, puisqu'il semble que l'Homme et le rongeur possèdent le même, exprimé différemment. Cela pourrait aussi expliquer une observation qui restait un peu mystérieuse. Les primates africains (dont l'Homme) disposent de ce cortex fripé. En revanche, leurs cousins américains ont un cerveau bien plus lisse, alors que l'ancêtre commun à tous ces singes possédait ces circonvolutions. Puisqu'il s'agit du même gène, un simple changement dans son activité (une mutation) aurait pu se transmettre à tous les singes du Nouveau Monde.

Une telle recherche pourrait aussi déboucher sur la mise au point de méthodes diagnostiques ou de nouveaux traitements contre certains troubles, comme la microcéphalie ou l'autisme. Mais ces applications sont encore bien lointaines. Pour l'heure, l'étape suivante consiste à voir si les souris se développant avec un tel cerveau connaissent quelques difficultés durant leur croissance, et si Trnp1 se retrouve chez d'autres mammifères avec la même fonction.

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