C’est le gène qui rend le cerveau humain si spécial

Comme son nom l’indique, le cortex cérébral recouvre le cerveau et lui donne son aspect rugueux typique. C’est l’une des plus grandes merveilles de la nature, qui nous a permis de passer de l’utilisation des outils les plus simples de nos ancêtres à la création d’outils aussi complexes qu’un ordinateur portable ou une station spatiale internationale.

Grace à cortex cérébral nous pouvons construire des bâtiments les plus grands et les plus efficaces aux plus belles cathédrales. Nous pouvons avoir des interactions sociales très subtiles et être en mesure d’identifier un nouveau type de virus comme le SRAS-CoV-2 en un temps record et de développer un vaccin efficace contre lui.

De plus, dans le cortex cérébral réside une grande partie de ce qui rend chacun de nous unique : notre personnalité.

Voici comment notre cortex cérébral a évolué

Comme nos mains et notre nez, notre cortex cérébral est le produit de millions d’années d’évolution. après le grand extinction des dinosaures Il y a 66 millions d’années, les plus grands mammifères survivants n’étaient pas beaucoup plus gros qu’un campagnol et leur cortex cérébral pesait quelques grammes.

Cependant, l’action incessante de multiples facteurs a continué à créer des mutations dans le génome de ces mammifères primitifs, comme cela se produisait depuis l’origine de la vie.

Certaines de ces mutations étaient nocives (comme celles qui causent le cancer de la peau, par exemple) et ont été perdues lorsque leurs porteurs sont morts. Mais d’autres mutations génétiques ont été bénéfiques, et se sont perpétuées dans les générations suivantes.

Grâce à ce processus répété sur des millions de générations, le cortex cérébral petit et relativement simple de ces premiers mammifères a été augmentation de la taille et de la complexité jusqu’à ce qu’il devienne l’organe phénoménal qui occupe aujourd’hui nos crânes et nous permet de comprendre cet article.

bien, un étude menée à partir de l’Institut des neurosciences d’Alicante a découvert l’un de ces changements génétiques qui ont eu lieu au cours de l’évolution et qu’ils étaient la clé de l’expansion du cortex cérébral humain.

Le cortex se forme au cours du développement embryonnaire à partir de cellules souches neurales, qui se divisent constamment pour donner naissance à deux cellules filles après chaque division. Au début du développement, la division des cellules souches neurales génère plus de cellules souches, augmentant ainsi leur nombre.

A partir d’un certain moment, ils commencent à générer des neurones (neurogénèse), qui formeront à terme le cortex cérébral adulte.

Il s’agit d’une étape cruciale, car lorsque la division cellulaire produit deux neurones, il ne reste plus de cellule souche de réserve qui puisse continuer à produire plus de neurones.

Ainsi, le nombre total de neurones dans le cortex dépend de la nombre de cellules souches neurales qu’ils doivent générer. Et plus il y a de neurones générés et plus ils sont diversifiés, plus la taille et la complexité du cortex cérébral sont grandes.

Dans le cerveau embryonnaire humain, le nombre de cellules souches neurales, leur diversité et leur capacité proliférative sont énormes, alors que dans le petit embryon de souris, elles le sont beaucoup moins.

Un gène qui régule les cellules souches du cerveau

De nouvelles recherches en laboratoire montrent que la capacité de prolifération élevée des cellules souches neurales dans le cortex humain, et chez d’autres espèces à cortex volumineux, est due en grande partie à génération MIR3607dont la fonction est restée totalement inconnue jusqu’à présent.

Ce gène appartient à la famille des micro ARN, petites séquences d’ARN qui agissent comme de petits chefs d’orchestre, régulant l’activité d’autres gènes. Dans ce cas, MIR3607 augmente la prolifération des cellules souches corticales de sorte qu’ils finissent par générer un plus grand nombre de neurones.

L’équipe est parvenue à cette conclusion en analysant la présence et la fonction de ce microARN au cours du développement embryonnaire du cortex cérébral chez plusieurs espèces de mammifères à gros cerveau. Notre étude a inclus l’être humain, en cultivant des « mini-cerveaux » (organoïdes cérébraux).

MIR3607 augmente la prolifération des cellules souches corticales afin qu’elles finissent par générer un plus grand nombre de neurones

Pourquoi d’autres mammifères n’ont-ils pas développé des cortex cérébraux aussi complexes ?

L’évolution peut être capricieuse et ne progresse pas toujours vers des organes ou des structures plus grands et plus complexes. Parfois, cela les simplifie ou même les élimine.

C’est appelé perte secondaireet on connaît le cas des dauphins, baleines et autres mammifères marins pour lesquels il était plus utile de nager avec agilité pour convertir bras et jambes articulés, et mains avec doigts, en simples nageoires.

De même, lorsque les rongeurs ont divergé des primates il y a 75 millions d’années, leur évolution les a amenés à réduire la taille du cortex cérébral par rapport à leur ancêtre primate commun.

Quels changements et mutations génétiques ont causé cette réduction de la taille du cerveau chez les rongeurs ?

Cette étude répond pour la première fois à cette énigme. Il se trouve que MIR3607 n’est pas exprimé chez les rongeurs au cours du développement embryonnaire, contrairement aux primates. Cela fait que leurs cellules souches neurales ne prolifèrent pas autant. Par conséquent, peu de neurones sont générés et le cortex finit par avoir une petite taille.

C’est-à-dire : grâce à l’apparition du gène MIR3607 le cerveau des mammifèresaugmenté de taille au cours de l’évolutionet il a encore besoin de cellules souches pour que notre cerveau atteigne sa taille appropriée.

Sinon, le développement cortical et la neurogenèse sont déficients, conduisant à une taille beaucoup plus petite, comme cela s’est produit chez les rongeurs.

Un constat qui change les manuels scolaires

Cette découverte nous aide à comprendre comment les forces évolutives ont façonné notre cerveau pour en faire ce qu’il est aujourd’hui. Et aussi, comment ces mêmes mécanismes ont façonné le cerveau d’autres espèces, changeant ce que disent les manuels.

La découverte a également un impact au niveau clinique, puisque le gène MIR3607 est désormais un marqueur de diagnostic génétique potentiel pour les malformations cérébrales congénitales; en particulier, ceux qui affectent la taille du cerveau, comme la microcéphalie.

La chimie de l’amour dans le cerveau

*Victor Borrell Franco est Chercheur scientifique du CSIC, directeur du groupe Neurogenèse et expansion corticale, Université Miguel Hernández. Cet article a été initialement publié le La conversation et est publié ici sous licence Creative Commons.