Avec ou sans synapses ? Le singulier système nerveux des cténophores, ou comment un débat scientifique vieux de 100 ans refait surface
Un cténophore (*Leucothea multicornis*, à gauche) et une méduse, ou cnidaire (*Aequorea sp.*, à droite), se ressemblent beaucoup mais n’ont pas – du tout ! – le même type de système nerveux. Alexander Semenov/Flickr , CC BY-NC-SA Dans les livres de biologie, on apprend que le système nerveux se compose de neurones connectés par des synapses, indispensables à nos capacités de cognition.
Au début du XXe siècle, deux scientifiques, Camillo Golgi et Santiago Ramón y Cajal, s'opposent sur la structure du système nerveux. Golgi propose l'idée d'un syncytium, un réseau continu où les cellules nerveuses seraient fusionnées, sans séparation visible. Cajal, lui, défend l'existence de neurones distincts connectés par des synapses, des structures microscopiques permettant la transmission des signaux entre cellules. Leurs travaux, récompensés par un prix Nobel en 1906, ont façonné la neurobiologie moderne, avec une préférence marquée pour la théorie de Cajal, largement validée par les découvertes ultérieures.
Les synapses sont des zones de contact entre neurones où s'effectue la transmission des signaux électriques ou chimiques. Chez l'humain, on estime qu'il existe près de 500 000 milliards de synapses, ce qui en fait un élément clé de la cognition (capacités de pensée, d'apprentissage et de mémorisation). Les synapses permettent une communication précise et adaptable entre neurones, favorisant la complexité des réseaux nerveux. Leur plasticité, c'est-à-dire leur capacité à se modifier, est essentielle pour l'adaptation et l'évolution des comportements.
En 2023, des chercheurs ont observé un système nerveux inédit chez les cténophores, des animaux marins translucides. Contrairement aux autres animaux, leur réseau neural central est continu, formant un syncytium, comme le suggérait Golgi. Cette découverte, réalisée grâce à la tomographie électronique, révèle une organisation radicalement différente des systèmes nerveux connus. Les cténophores, présents dans presque tous les milieux marins, comptent seulement une centaine d'espèces référencées, un nombre bien inférieur à celui des animaux à synapses.
Les cténophores occupent une place centrale dans le débat sur l'évolution du système nerveux. Des études génétiques, publiées dès 2013, suggèrent qu'ils pourraient être les ancêtres de tous les animaux (Métazoaires), avant même les éponges. Cette hypothèse bouleverse le scénario classique, qui plaçait l'émergence du système nerveux après la séparation des éponges. Deux théories s'affrontent : soit le système nerveux est apparu une seule fois chez un ancêtre commun, soit il a émergé plusieurs fois indépendamment, avec des organisations différentes.
La découverte du syncytium chez les cténophores relance le débat entre Golgi et Cajal. Si l'organisation en synapses permet une communication précise et adaptable, celle en syncytium pourrait offrir d'autres avantages, comme une économie d'énergie ou une rapidité de réponse. Cependant, les mécanismes de fonctionnement de ce syncytium restent largement méconnus. Les chercheurs ne savent pas encore comment les cellules sensorielles et motrices interagissent dans ce réseau continu, ni quels bénéfices évolutifs il procure aux cténophores.
Malgré leur singularité, les cténophores coexistent avec les autres espèces marines depuis 600 millions d'années, survivant à plusieurs extinctions massives. Leur organisation en syncytium n'a pas empêché leur persistance, mais leur diversité reste limitée : seulement une centaine d'espèces sont recensées, contre plus d'un million d'espèces d'animaux à synapses. Ce contraste souligne le succès évolutif des systèmes synaptiques, qui dominent largement la biodiversité actuelle, notamment chez les vertébrés comme l'humain.
La découverte du syncytium chez les cténophores ne permet pas de trancher définitivement entre les deux théories sur l'origine du système nerveux. Les données génétiques et les outils bio-informatiques modernes soutiennent l'hypothèse d'une émergence multiple, tandis que le scénario parcimonieux (une seule apparition) reste plausible. Les recherches futures devront élucider les mécanismes évolutifs à l'origine de ces organisations différentes et préciser leur rôle dans la survie et l'adaptation des espèces.
