Votre cerveau est bien plus volumineux et complexe que celui d’un chimpanzé. Des chercheurs montrent qu’un seul fragment d’ADN humain, HARE5, inséré chez une souris, agrandit son cortex de 6,5 %. Un tout petit morceau du génome, mais un indice précieux sur l’évolution de notre cerveau.
En bref
- Des souris dotées de la version humaine du fragment HARE5 ont développé un cortex cérébral plus large de 6,5 %.
- HARE5 commande le gène Fzd8 et stimule les cellules souches neurales, qui se divisent davantage et produisent plus de neurones.
- Quatre mutations distinguent HARE5 humain de celui du chimpanzé, et environ 3 000 autres régions pourraient aussi compter.
Le chiffre clé : 6,5 % d’élargissement du cortex chez les souris portant le fragment humain HARE5.
Un seul fragment d’ADN humain a fait grossir le cortex de souris de 6,5 %
Comment le cerveau humain est-il devenu si volumineux et si complexe, comparé à celui de nos plus proches cousins les primates ? La question occupe les scientifiques depuis des décennies. Une nouvelle étude apporte une réponse partielle, et surprenante.
Les chercheurs n’ont pas fabriqué un cerveau hybride. Ils ont remplacé, chez des souris, la version naturelle d’un petit segment d’ADN appelé HARE5 par sa version humaine. Résultat : ces souris modifiées ont développé un cortex cérébral plus large de 6,5 % que celui de souris ordinaires.
HARE5 appartient à une famille de séquences nommées « régions accélérées humaines », ou HAR. Ce sont des portions du génome qui ont évolué très vite chez l’humain, contrairement à ce qu’on observe chez les autres mammifères. Ces régions sont soupçonnées de jouer un rôle clé dans ce qui nous rend uniques, notamment le développement du cerveau.
6,5 %, cela paraît modeste. Sur le plan biologique, c’est considérable : le cortex est la région associée à la pensée, à la mémoire et à la prise de décision.
HARE5 agit comme un interrupteur qui active le gène Fzd8
Ce fragment fonctionne comme un véritable interrupteur génétique. Il contrôle l’expression d’un gène appelé Fzd8, essentiel à la croissance et à la multiplication des cellules nerveuses.
Plus précisément, HARE5 stimule les cellules souches neurales, appelées glie radiale. Ce sont elles qui donnent naissance aux neurones et aux autres cellules du cerveau. Chez les souris porteuses de la version humaine, ces cellules se divisent davantage, produisent plus de neurones, et le cortex devient plus volumineux.
Autrement dit, ce segment d’ADN pousse le cerveau à grandir en favorisant la multiplication des cellules pendant le développement. Il ne s’agit pas d’un gène de l’intelligence, mais d’un réglage qui détermine combien de cellules sont produites au départ.
Quatre mutations distinguent la version humaine de celle du chimpanzé
Pourquoi la version humaine de HARE5 se montre-t-elle si efficace ? Les chercheurs l’ont comparée à celle du chimpanzé et ont identifié quatre mutations spécifiques à notre espèce. Chacune contribue à renforcer la prolifération des cellules.
Ces changements semblent optimiser le fonctionnement du régulateur et amplifier son effet sur le développement cérébral. Voici les éléments en jeu, tels que les décrit l’étude :
| Élément | Rôle décrit |
|---|---|
| HARE5 | Fragment d’ADN de la famille des régions accélérées humaines, qui agit comme un interrupteur |
| Fzd8 | Gène essentiel à la croissance et à la multiplication des cellules nerveuses |
| Glie radiale | Cellules souches neurales à l’origine des neurones et des autres cellules du cerveau |
| Cortex | Région des fonctions supérieures : pensée, mémoire, prise de décision (+ 6,5 % chez les souris modifiées) |
Ici, ce n’est donc pas le gène Fzd8 qui change, mais l’interrupteur qui le commande.
Des mini-cerveaux humains cultivés en laboratoire confirment l’effet
Pour approfondir, l’équipe a utilisé des organoïdes : des modèles miniatures de cerveaux humains, cultivés en trois dimensions. Ils permettent d’étudier le développement cérébral dans un environnement contrôlé.
Les organoïdes dotés de la version humaine de HARE5 ont produit davantage de cellules gliales radiales. Cela confirme l’impact du fragment sur la croissance du cerveau, au-delà du seul cas de la souris.
L’étude révèle aussi que HARE5 influence une voie de signalisation clé, celle qui régule la division des cellules souches nerveuses. C’est ce qui renforce son rôle de moteur dans l’expansion et la complexification du cerveau humain.
Ce fragment n’est qu’une pièce parmi environ 3 000 autres régions
Les chercheurs le précisent eux-mêmes : HARE5 n’est qu’une pièce du puzzle. Environ 3 000 autres régions accélérées humaines pourraient aussi contribuer à façonner notre cerveau unique.
Le vrai défi consiste maintenant à comprendre comment ces différents éléments interagissent. Un seul fragment suffit à élargir un cortex de souris de 6,5 %. Ce que donne leur action combinée chez l’humain reste à décrypter.
Au-delà de l’évolution, cette recherche pourrait aussi compter en neurosciences et en médecine. Mieux comprendre les mécanismes qui contrôlent la croissance du cerveau pourrait aider à développer des traitements pour des troubles du développement cérébral ou des maladies neurodégénératives.
Vos questions
Qu’est-ce que HARE5 ?
HARE5 est un petit fragment d’ADN qui appartient aux « régions accélérées humaines », des segments du génome ayant évolué très rapidement chez l’Homme. Il agit comme un interrupteur génétique et contrôle l’expression du gène Fzd8, impliqué dans la croissance des cellules nerveuses.
Un seul fragment d’ADN explique-t-il notre gros cerveau ?
Non. Les chercheurs précisent que HARE5 n’est qu’une pièce parmi des milliers dans le génome humain. Environ 3 000 autres régions accélérées humaines pourraient aussi contribuer à façonner notre cerveau.
Comment l’effet a-t-il été vérifié sur des cellules humaines ?
Les scientifiques ont utilisé des organoïdes, des modèles miniatures de cerveaux humains cultivés en laboratoire. Ceux qui portaient la version humaine de HARE5 ont produit davantage de cellules gliales radiales, ce qui confirme l’effet du fragment.
Sources : sciencepost.fr.
