Les différences entre les cerveaux des primates sont petites mais significatives, selon une étude

Comprendre les différences moléculaires qui distinguent le cerveau humain peut aider les chercheurs à étudier les perturbations de son développement. Une nouvelle étude, publiée récemment dans la revue La science par une équipe comprenant Andre Sousa, professeur de neurosciences à l’Université du Wisconsin-Madison, étudie les différences et les similitudes des cellules du cortex préfrontal – la région la plus en avant du cerveau, une zone qui joue un rôle central dans les fonctions cognitives supérieures – entre les humains et primates non humains comme les chimpanzés, les macaques rhésus et les ouistitis.

Les différences cellulaires entre ces espèces peuvent éclairer les étapes de leur évolution et comment ces différences peuvent être impliquées dans des troubles, tels que l’autisme et les déficiences intellectuelles, observés chez l’homme. Sousa, qui étudie la biologie du développement du cerveau au Waisman Center de l’UW-Madison, a décidé de commencer par étudier et catégoriser les cellules du cortex préfrontal en partenariat avec le laboratoire de l’Université de Yale où il a travaillé comme chercheur postdoctoral.

“Nous profilons le cortex préfrontal dorsolatéral car il est particulièrement intéressant. Cette zone corticale n’existe que chez les primates. Elle n’existe pas chez les autres espèces”, explique Sousa. “Il a été associé à plusieurs fonctions pertinentes en termes de cognition élevée, comme la mémoire de travail. Il a également été impliqué dans plusieurs troubles neuropsychiatriques. Nous avons donc décidé de faire cette étude pour comprendre ce qui est unique chez les humains dans cette région du cerveau.”

Sousa et son laboratoire ont recueilli des informations génétiques sur plus de 600 000 cellules du cortex préfrontal à partir d’échantillons de tissus d’humains, de chimpanzés, de macaques et de marmousets. Ils ont analysé ces données pour classer les cellules en types et déterminer les différences entre les cellules similaires d’une espèce à l’autre. Sans surprise, la grande majorité des cellules étaient assez comparables.

“La plupart des cellules sont en fait très similaires car ces espèces sont relativement proches sur le plan de l’évolution”, explique Sousa.

Sousa et ses collaborateurs ont trouvé cinq types de cellules dans le cortex préfrontal qui n’étaient pas présents dans les quatre espèces. Ils ont également trouvé des différences dans l’abondance de certains types de cellules ainsi que la diversité parmi des populations de cellules similaires d’une espèce à l’autre. Lorsque l’on compare un chimpanzé à un humain, les différences semblent énormes – de leur apparence physique aux capacités de leur cerveau. Mais au niveau cellulaire et génétique, du moins dans le cortex préfrontal, les similitudes sont nombreuses et les dissemblances épargnées.

“Notre laboratoire veut vraiment savoir ce qui est unique dans le cerveau humain. De toute évidence, d’après cette étude et nos travaux précédents, la plupart sont en fait les mêmes, du moins chez les primates”, explique Sousa.

Les légères différences découvertes par les chercheurs pourraient être le début de la détermination de certains de ces facteurs uniques, et ces informations pourraient conduire à des révélations sur le développement et les troubles du développement au niveau moléculaire.

“Nous voulons savoir ce qui s’est passé après la scission évolutive entre les humains et les autres primates”, explique Sousa. “L’idée est que vous avez une mutation dans un gène ou dans plusieurs gènes et que ces gènes ont maintenant des fonctions légèrement différentes. Mais si ces gènes sont pertinents pour le développement du cerveau, par exemple, combien d’une certaine cellule est produite, ou comment les cellules sont se connectant à d’autres cellules, comment cela affecte-t-il les circuits neuronaux et leurs propriétés physiologiques ? Nous voulons comprendre comment ces différences conduisent à des différences dans le cerveau, puis conduisent à des différences que nous pouvons observer chez les adultes.

Les observations de l’étude ont été faites dans le cerveau d’adultes, après qu’une grande partie du développement soit terminée. Cela signifie que les différences peuvent se produire au cours du développement du cerveau. Ainsi, la prochaine étape des chercheurs consiste à étudier des échantillons de cerveaux en développement et à étendre leur domaine d’investigation au-delà du cortex préfrontal pour potentiellement trouver où et quand ces différences proviennent. L’espoir est que ces informations conduiront à une base plus solide sur laquelle reposer la recherche sur les troubles du développement.

“Nous sommes capables de faire des choses extraordinaires, n’est-ce pas ? Nous étudions la vie elle-même, l’univers et bien plus encore. Et c’est vraiment unique quand on regarde autour de nous”, déclare Sousa, dont l’équipe comprenait des étudiants diplômés Ryan Risgaards et Zachary Gomez- Sanchez, la stagiaire de recherche Danielle Schmidt et les étudiants de premier cycle Ashwin Debnath et Cade Hottman. “Si nous avons ces capacités uniques, cela doit être quelque chose dans le cerveau, n’est-ce pas? Il y a quelque chose dans le cerveau qui nous permet de faire tout cela et nous sommes vraiment intéressés à savoir ce que c’est.”

Source de l’histoire :

Matériaux fourni par L’universite de Wisconsin-Madison. Original écrit par Emily Leclerc. Remarque : Le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.