Les cerveaux néandertalisés se développent différemment


Dans la version “abonné” de cet article, le reportage vidéo tourné par notre journaliste Rachel Mulot dans le labo d’Alysson Muotri.

Une différence cruciale entre les humains modernes et leurs cousins néandertaliens disparus pourrait tenir au développement de leur cerveau, selon les travaux d’une équipe de l’Université de San Diego (Californie, Etats-Unis), parus dans Science en février 2021. En utilisant des cellules souches d’humain moderne et un gène néandertalien, Cleber Trujillo et Alysson Muotri ont cultivé en laboratoire des organoïdes cérébraux, sortes de mini-cerveaux partiellement “néandertalisés”, qui donnent un aperçu de la façon dont était configuré l’encéphale de Neandertal.

Sciences et Avenir à la rencontre de l’équipe d’Alysson Muotri dès 2019

Pour réaliser cet exploit, le laboratoire d’Alysson Muotri a exploité deux grandes percées scientifiques : l’analyse de l’ADN ancien, qui a permis de reconstituer le génome de Neandertal et de repérer trois gènes, dont NOVA1, liés à un développement cérébral différent de celui d’Homo sapiens, l’homme moderne; et les « ciseaux moléculaires » CRISPR Cas 9 qui lui ont permis de modifier l’ADN de H. sapiens… pour en fabriquer la variante néandertalienne. (Voir dessin).

Université de Californie, San Diego, Laboratoire Muotri. Cliquez dessus pour voir le schéma en grand.

Le chercheur a ainsi concocté des « néanderoïdes » portant une version ancienne du gène NOVA1, suspecté de jouer un rôle dans l’autisme et la schizophrénie. Les versions néandertalienne et moderne de ce gène ne diffèrent que par une seule paire de bases, mais cette petite dissemblance semble jouer un rôle critique.

Sciences et Avenir était allé à la rencontre de l’équipe de San Diego dès 2019 (lire Sciences et Avenir n°2019° et voir notre reportage ci-dessous).

Les organoïdes cérébraux, des structures cellulaires en trois dimensions reproduisent à échelle réduite et de façon simplifiée l’anatomie du cortex. Ils ne comptent qu’une centaine de milliers de neurones, et sont donc bien loin de la centaine de milliards qui composent réellement le cerveau humain. Ils ne possèdent ni la complexité ni la véritable structure d’un encéphale, avec ses innombrables connexions, mais ils permettent d’observer les premières phases de développement du cerveau, ainsi que les maladies qui peuvent l’affecter. 

Les neurones neandertalisés en forme de pop-corn

Et justement, au cours du développent, les scientifiques ont remarqué que les organoïdes cérébraux influencés par le gène de Néandertal ne ressemblaient pas à ceux de l’homme moderne. Les premiers développent une forme de pop-corn, les seconds sont arrondis. Leurs cellules prolifèrent différemment et les connexions entre leurs neurones – les synapses – ne se forment pas de la même manière, ni à la même vitesse. “Ces changements dans la forme et l’organisation du réseau neuronal laissent entendre que la mutation qui sépare les versions « archaïque » et moderne de NOVA1 a eu des conséquences fonctionnelles pour notre espèce” estiment Cleber Trujillo et Alysson Muotri. En particulier, pensent les chercheurs, “dans le développement de certaines capacités comportementales et sociales propres à Homo sapiens, qui concernent le langage, la créativité ou l’usage de la technologie“. La version moderne de NOVA1 qui s’est fixée chez les Homo sapiens après leur divergence d’avec les Néandertaliens, il y a environ 700.000 ans, peut avoir eu des conséquences fonctionnelles sur l’évolution de notre espèce. Expliquant peut-être leur succès évolutif.

Ce n’est pas tout : la persistance de la variante archaïque chez certains Homo sapiens pourrait expliquer certaines maladies neurologiques. “La comparaison des génomes de Néandertal, de Denisovan et humains existants a montré que de nombreux humains portent aujourd’hui des gènes introduits lors d’événements de mélanges passés et a permis l’énumération des différences génétiques spécifiques à l’homme qui peuvent avoir été importantes pour l’évolution humaine récente”. Le gène NOVA1 comprend l’une des rares différences de codage des protéines entre les génomes d’hominidés (ou homines) modernes et archaïques qui pourraient aujourd’hui affecter le développement neurologique humain.



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