Pourquoi le cerveau humain est-il si gros ? La réponse tient dans les premières heures de son développement. © Siarhei, Fotolia
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Comment le cerveau humain est-il devenu aussi gros ?

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[EN VIDÉO] 5 mythes sur le cerveau humain  À l'occasion de la Semaine du Cerveau, qui se tient du 16 au 22 mars 2020, voici 5 mythes sur le cerveau humain qui ont la vie dure. Sont-ils vrais ou faux ? Réponse en vidéo !  

Proportionnellement à la taille, le cerveau humain est le plus imposant du règne animal. Pour comprendre les origines de sa taille, des scientifiques ont comparé son développement à celui des grands singes et démontré que cela n'est qu'une question de timing !

Les humains sont caractérisés par un cerveau imposant par rapport à leur taille, et très riche en neurones. En comparaison avec celui des gorilles et des chimpanzés, nos proches cousins, il est trois fois plus gros. Les chercheurs s'intéressent depuis longtemps à cette particularité humaine. Pourquoi notre cerveau est-il si gros ? Les chercheurs de l'université de Cambridge, en Angleterre, ont découvert les mécanismes de développement qui différencient le cerveau des humains de celui des grands singes et qui expliquent sa taille importante.

Cette recherche a été possible grâce à des organoïdes, une culture cellulaire en trois dimensions qui est proche de l'organisation d'un tissu in vivo, qui reproduisent les premières étapes du développement du cerveau. Leur travail a été publié dans Cell.

Le temps de la transformation cellulaire

Au début de la formation du cerveau, avant même que les neurones apparaissent, il y a les cellules neuroépithéliales. Ces cellules souches prolifèrent très tôt dans le développement de l'embryon et se transforment en glies radiaires, qui formeront la plupart des neurones et des cellules gliales du cerveau. Chez les singes et l'être humain, la transformation des cellules neuroépithéliales durent plusieurs jours. Elles changent progressivement de forme, notamment du côté apical, et passent d'une division symétrique à une division asymétrique. Ce processus long implique qu'il existe des cellules en transition, qui ne sont plus des cellules neuroépithéliales, mais pas encore tout à fait des glies radiaires.

Chez les grands singes, ces cellules transitoires apparaissent au cinquième jour du développement, alors que c'est au huitième jour chez l'être humain. Cette transformation tardive permet aux cellules neuroépithéliales de proliférer plus longtemps. Elles sont donc plus nombreuses et au dixième jour, lorsque les glies radiaires sont formées, elles sont plus nombreuses dans les organoïdes humains que dans ceux des grands singes.

L'étape de transition entre les cellules neuroépithéliales et les glies radiaires (tNE) intervient plus tard chez les humains que les grands singes. Cela explique la taille importante de notre cerveau. © Silvia Benito-Kwiecinski et al. Cell

ZEB2, le facteur de transcription des gros cerveaux

Quel est le responsable de ce petit délai dans le développement du cerveau chez les Hommes ? Les chercheurs l'ont identifié, il s'agit d'un facteur de transcription appelé ZEB2. L'importance de ce dernier dans le développement embryonnaire du cerveau est déjà connue car son altération ou sa mutation est à l'origine d'une maladie congénitale, le syndrome de Mowat-Wilson. Ce facteur de transcription est responsable de la transition entre cellule neuroépithéliale et glie radiaire.

En modifiant l'expression de ZEB2 dans les organoïdes, les chercheurs sont parvenus à changer leur phénotype. Des organoïdes humains sont devenus similaires à ceux des grands singes, lorsque ZEB2 agit à partir de cinquième jour et, inversement, des organoïdes de grand singe prennent la forme de celui d'un humain, lorsque ZEB2 agit à partir du huitième jour. Cette petite différence est à l'origine de l'expansion et de la taille imposante du cerveau humain en comparaison à celle des grands singes. 

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