Le cerveau, résultat de la fusion de deux organes?

Des neuroscientifiques de l’Université Stanford ont émis l’hypothèse que le cerveau humain pourrait être le résultat de la fusion de deux organes distincts apparus il y a des centaines de millions d’années. Selon leurs travaux publiés dans la revue Nature Neuroscience, l’avant et l’arrière du cerveau proviennent de deux types de cellules embryonnaires différents, qui ne se mélangent jamais. Kyle Loh, coauteur de l’étude, explique que ces deux populations cellulaires, déjà identifiables dès le deuxième jour de développement chez la souris, sont prédéterminées pour former des régions cérébrales spécifiques. L’une, associée au gène Otx2, donne naissance au cerveau antérieur et moyen, tandis que l’autre, liée au gène Gbx2, forme le cerveau postérieur. Cette découverte contredit le modèle traditionnel selon lequel toutes les parties du cerveau partagent une origine commune.

Le cerveau adulte se divise en trois grandes zones aux rôles distincts. Le cerveau antérieur et le cerveau moyen, situés à l’avant, gèrent les fonctions cognitives supérieures comme le langage, la conscience, le raisonnement abstrait et la prise de décision. Le cerveau postérieur, ou tronc cérébral, contrôle quant à lui les fonctions automatiques essentielles à la survie : battements cardiaques, respiration, déglutition et mouvements des muscles du visage et de la gorge. Ces fonctions sont vitales pour la parole et l’alimentation. Les chercheurs ont observé que les cellules associées au gène Otx2 contribuent uniquement aux régions antérieure et moyenne, tandis que celles liées au gène Gbx2 forment exclusivement le cerveau postérieur. Cette spécialisation suggère une évolution distincte de ces deux systèmes avant leur fusion.

Cette découverte pourrait éclairer l’évolution du cerveau sur plus de 550 millions d’années. Les chercheurs ont identifié des traces similaires chez des espèces variées comme le poulet, le poisson-zèbre ou un ver marin, suggérant que cette architecture cérébrale à deux origines est partagée par de nombreux animaux. Même les méduses, dont la lignée a divergé il y a 600 à 700 millions d’années, possèdent deux systèmes nerveux situés aux extrémités opposées de leur corps. Martin Parent, neuroscientifique au centre de recherche CERVO de l’Université Laval, souligne que cette hypothèse, bien que prometteuse, reste à confirmer par des études supplémentaires. Elle ouvre cependant une nouvelle perspective sur la façon dont le cerveau s’est complexifié au fil de l’évolution.

Cette étude pourrait résoudre un problème de longue date en médecine : la difficulté à cultiver en laboratoire des neurones du cerveau postérieur, essentiels pour étudier des maladies comme la sclérose latérale amyotrophique (SLA) ou l’amyotrophie spinale (AS). Ces deux maladies neurodégénératives entraînent la dégradation progressive des neurones du cerveau postérieur, provoquant une faiblesse musculaire, des difficultés à avaler et à respirer. Grâce à leur découverte, les chercheurs ont réussi à guider des cellules souches pluripotentes humaines pour qu’elles deviennent des motoneurones fonctionnels du cerveau postérieur. Ces neurones cultivés en laboratoire présentent des caractéristiques identiques à celles des cellules naturelles, notamment une activité électrique et la production de protéines spécifiques. Cette percée pourrait accélérer la recherche sur ces maladies, qui touchent environ 4 000 Canadiens atteints de SLA et 1 bébé sur 10 000 au Canada pour l’AS.