Marian Diamond est un nom que peu de gens connaissent aujourd'hui. Sa contribution n'est pourtant pas des moindres : elle est la première à avoir démontré l'existence de la neuroplasticité, la capacité du cerveau à changer de morphologie selon les expériences et l'environnement. Elle est aussi la première personne à avoir étudié le cerveau d'Albert Einstein après sa mort.

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Marian Diamond naît le 11 novembre 1926 à Glendale, en Californie. Elle est la fille de Rosa Marian Whampler, une professeure de latin au lycée de Berkeley, et du docteur Montague Cleeves, médecin à l'hôpital du comté de Los Angeles. À l'âge de 15 ans, alors qu'elle est en train de suivre son père dans les couloirs de l'hôpital où il exerce, elle aperçoit à travers l'entrebâillement d'une porteporte une scène qui va déterminer le reste de sa vie. Quatre hommes se tiennent autour d'une table sur laquelle un bocal contenant un cerveaucerveau a été posé.

Elle ignore ce qu'ils sont en train de faire, mais son attention est concentrée sur l'organe inerte qui repose dans son liquide. Est-ce donc de là que proviennent toutes nos pensées ? De ce petit édifice de cellules, capable de tenir dans une main ? Marian est subjuguée par la complexité et le mystère de ce cerveau humain, qu'elle rencontre pour la toute première fois. C'est le début d'une histoire d'amour qui ne prendra fin qu'avec son dernier souffle.

Marian rejoint l'université de Berkeley où elle obtient son diplôme en biologie à l'âge de 21 ans, puis passe un été à l'université d'Oslo. De retour à son alma mater, elle travaille sur sa thèse de doctorat et commence en parallèle à enseigner, une passion qui ne la quittera jamais. En 1953, elle devient la première femme diplômée d'anatomieanatomie dans l'histoire de l'université, la rescapée triomphante d'une promotion comptant une écrasante majorité de 100 hommes pour 5 femmes. Désormais, officiellement docteure en anatomie humaine, Marian espère à présent pouvoir se consacrer entièrement à l'étude du cerveau humain. Mais sa désillusion est amère. Marian ne se laisse pas démonter pour autant.

Marian Diamond dans son laboratoire à son domicile. © DR
Marian Diamond dans son laboratoire à son domicile. © DR

Genèse d’une nouvelle discipline

Vers la fin des années 1950, elle découvre une expérience qui va lui donner une idée. Dans cette étude, des chercheurs ont analysé le cerveau de rats ayant appris à se déplacer dans des labyrinthes et révèlent que les niveaux l'acétylcholinestérase, un messager chimique qui permet la communication entre les neuronesneurones, y sont bien plus élevés que dans le cerveau des rats témoins. Le résultat est surprenant, mais il ne va pas assez loin pour l'anatomiste.

À l'époque, l'idée prédomine que le cerveau est un organe dont la structure est génétiquement prédéterminée et immuable une fois arrivé à l'âge adulte. Mais une autre conviction s'empare progressivement de Marian. Et si notre cerveau changeait tout au cours de notre vie, en fonction de nos expériences et de nos interactions ?

Pour en avoir le cœur net, elle contacte l'un des auteurs de l'étude, le psychologue Mark Rosenzweig et demande à rejoindre son équipe, constituée d'un autre psychologue, David Krech, et du chimiste Edward Bennett. En seulement quelques années, les quatre chercheurs montent une expérience pionnière qui ouvrira un nouveau champ de la neurologieneurologie.

Marian Diamond. Capture d'écran de la vidéo « <em>My Love Affair with the Brain – streaming gratuit pour les jeunes esprits </em>». © Luna Productions
Marian Diamond. Capture d'écran de la vidéo « My Love Affair with the Brain – streaming gratuit pour les jeunes esprits ». © Luna Productions

Comment prouver la plasticité du cerveau ? 

Afin d'évaluer l'impact de l'environnement sur l'anatomie du cerveau, ils créent trois groupes de rats mâles issus de la même lignée, limitant ainsi les risques de variation génétiquegénétique. Un premier est placé dans des cages dites enrichies, où les rongeursrongeurs peuvent interagir entre eux et disposent d'échelles pour explorer et de roues pour s'exercer ; un deuxième est placé dans un environnement appauvri où le rat est seul dans une cage nue ; et enfin, un troisième sert de groupe contrôle, où les rats sont placés ensemble, sans jouets pour les stimuler.

Au bout de 80 jours, le cerveau des rats est disséqué, découpé en très fines lamelles et analysé au microscopemicroscope. Le résultat est sans appel : le cortexcortex des rats issus de la condition enrichie est 6 % plus épais que celui des rongeurs élevés dans des cages appauvries, et leur ratio de cellules glialescellules gliales par neurone est plus important. Marian et ses collègues viennent de démontrer pour la toute première fois l'existence de ce que l'on nomme aujourd'hui la neuroplasticité, et de mettre en évidence l'importance jusqu'alors insoupçonnée des cellules gliales dans l'apprentissage. Après plusieurs réplicationsréplications, l'étude est finalement publiée dans la revue Science.

Que transportait Marian Diamond dans sa boîte à chapeau ? 

Marian doit se heurter à encore bien des préjugés, en particulier maintenant que la publication de son étude a bousculé les croyances de l'époque sur l'immuabilité du cerveau, mais elle continue de défendre ses travaux avec patience et objectivité. Professeure adorée de ses élèves, on la voit régulièrement se diriger ou revenir des amphithéâtres avec une boîte à chapeau dans la main. Elle cache dedans un authentique cerveau qu'elle aime présenter à ses étudiants en début d'année.

Marian Diamond est l'une des pionnières des neurosciences, à avoir démontré la plasticité du cerveau. © Caldaypix, Flickr, 2002, CC by-sa 2.0
Marian Diamond est l'une des pionnières des neurosciences, à avoir démontré la plasticité du cerveau. © Caldaypix, Flickr, 2002, CC by-sa 2.0

En 1984, le bureau de Berkeley de Marian devient le refuge d'un autre récipient au contenu insolite : le bocal de mayonnaise envoyé par Thomas Harvey, contenant 4 fragments du cerveau d'Albert EinsteinEinstein.

Les circonstances de l'obtention de cette étrange relique sont pour le moins controversées. Après tout, les instructions laissées par le célèbre scientifique à sa mort étaient on ne peut plus claires : brûlez mon corps et répandez mes cendres en secret car je ne souhaite pas être idolâtré.

Une désobéissance qui éclaire la science

Mais Thomas Harvey, en charge de l'autopsieautopsie du défunt physicienphysicien, n'entend pas respecter ces vœux. Il extrait tout ce qu'il peut du corps qui lui a été confié dont ses organes internes, ses yeuxyeux, qu'il envoie à l'ophtalmologiste d'Einstein et son cerveau qu'il conserve chez lui ; puis il envoie la dépouille aux services chargés de sa crémation. Le vol est vite remarqué cependant et l'hôpital de Princeton congédie Harvey sans attendre.

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La famille d'Einstein pour sa part pointe du doigt l'acte sacrilège commis par le pathologistepathologiste, et ce n'est qu'à contrecœur que le fils du scientifique autorise finalement Harvey à conserver le cerveau. Celui-ci se hâte de le découper en 240 petits morceaux qu'il conserve dans de la celloïdine, et hormis quelques envois à des scientifiques à travers le monde, le cerveau débité d'Albert Einstein finit par reposer durant 40 ans dans divers bocaux et boîtes, prenant la poussière dans la cave d'Harvey.

Que révèle la dissection du cerveau d’Einstein ?

Marian heureusement, ne compte pas laisser ces morceaux de chair rosâtre dans leur bocal. La méthode de préservation employée par Harvey est exactement ce qu'il lui faut : elle va pouvoir, comme avec le cerveau des rats, découper en tranches fines le cortex du physicien et observer en détail la répartition des cellules qui le composent. Elle concentre son attention sur les cortex préfrontalcortex préfrontal supérieur et pariétal inférieur des hémisphères gauche et droit puis compare les résultats avec des régions identiques prélevées sur 11 cerveaux humains masculins.

Marian Diamond, celle qui a vécu une « <em>histoire d'amour avec le cerveau </em>» est aussi la première scientifique à avoir pu analysé et disséqué le cerveau d'Einstein. © Berkley University
Marian Diamond, celle qui a vécu une « histoire d'amour avec le cerveau » est aussi la première scientifique à avoir pu analysé et disséqué le cerveau d'Einstein. © Berkley University

Conclusion : l'aire 39, dite de Brodmann, comporte un plus grand nombre de cellules gliales chez le scientifique, plus spécifiquement des astrocytesastrocytes, chargés de l'approvisionnement et de la réparation des neurones, et des oligodendrocytes, qui participent à leur bonne communication.

L'étude est la première à se pencher sur le cerveau d'Einstein, mais ses résultats resteront polémiques, tout comme ceux des études qui suivront. Difficile d'interpréter avec certitude des analyses menées sur un cerveau mort depuis bientôt 30 ans, et de trouver d'autres cerveaux d'âge et de santé relativement similaires avec lesquels le comparer.

Même si aujourd'hui le grand public se souvient de Marian Diamond comme de la femme qui a disséqué le cerveau d'Einstein, c'est son expérience avec les rats qui l'a élevée au rang des grands scientifiques du siècle dernier. Marian continua d'enseigner à Berkeley jusqu'à l'âge de 80 ans et devient même une star sur YouTube, où ses cours sont diffusés par l'université. Elle s'éteint le 25 juillet 2017, à l'âge de 90 ans. L'histoire ne nous dit pas si son cerveau a été légué à la science.