Les gènes de Néandertal donnent des indices sur l’évolution du cerveau humain

Nos crânes et nos cerveaux ronds (globulaires) sont un trait distinctif des humains modernes. Dans la revue Current Biology, des chercheurs rapportent que les humains actuels porteurs de fragments d’ADN néandertaliens particuliers ont une tête légèrement moins arrondie, révélant ainsi des indices génétiques sur l’évolution de la forme et des fonctions du cerveau moderne.


Cette image montre un scanner du fossile de Néandertal (à gauche) avec une empreinte endocrânienne allongée typique (en rouge) et un tomodensitomètre d'un homme moderne (à droite) montrant la forme endocrânienne globulaire caractéristique (en bleu) - Crédit : Philipp Gunz, CC BY-NC-ND 4.0
Cette image montre un scanner du fossile de Néandertal (à gauche) avec une empreinte endocrânienne allongée typique (en rouge) et un tomodensitomètre d'un homme moderne (à droite) montrant la forme endocrânienne globulaire caractéristique (en bleu) - Crédit : Philipp Gunz, CC BY-NC-ND 4.0

Nous avons capturé des variations subtiles de la forme endocrânienne qui reflètent probablement les modifications du volume et de la connectivité de certaines zones du , explique Philipp Gunz, paléoanthropologue de l’Institut Max Planck pour l’évolution de l’, qui a dirigé l’étude avec Amanda Tilot du groupe Max. Institut Planck de .1

Des gènes rares qui affectent la forme du crâne

Notre objectif était d’identifier des gènes candidats potentiels et des voies biologiques en relation avec la globularité cérébrale selon Amanda Tilot. Pour cibler leurs recherches, ils ont tiré parti du fait que des êtres vivants d’ascendance européenne portent des fragments rares d’ADN de Néandertal enfouis dans leur génome, résultant du métissage entre Néandertaliens et ancêtres des Européens modernes. Différentes personnes portent différents fragments, qui sont dispersés dans le génome.

Cette image montre un scanner du fossile de Néandertal (à gauche) avec une empreinte endocrânienne allongée typique (en rouge) et un tomodensitomètre d'un homme moderne (à droite) montrant la forme endocrânienne globulaire caractéristique (en bleu) - Crédit : Philipp Gunz, CC BY-NC-ND 4.0

Cette image montre un scanner du fossile de Néandertal (à gauche) avec une empreinte endocrânienne allongée typique (en rouge) et un tomodensitomètre d’un homme moderne (à droite) montrant la forme endocrânienne globulaire caractéristique (en bleu) – Crédit : Philipp Gunz, CC BY-NC-ND 4.0

Gunz, Tilot et leurs collègues ont analysé la forme crânienne et identifié des fragments d’ADN de Néandertal dans un grand échantillon d’humains modernes, en s’appuyant sur des examens du cerveau par IRM et des informations génétiques pour environ 4 500 personnes. Sur la base d’analyses tomographiques calculées, ils ont calculé les différences de forme endocrânienne entre les fossiles de Néandertal et les crânes humains modernes. Ils ont utilisé ce contraste pour évaluer la forme de l’endocrâne dans des milliers de scanners cérébraux réalisés par IRM sur des personnes vivantes.

Des impacts sur le développement du cerveau

Ils ont utilisé des informations provenant de génomes séquencés d’anciens ADN de Néandertal pour identifier des fragments d’ADN de Néandertal chez l’homme vivant sur les chromosomes 1 et 18 corrélés à une réduction de la rondeur crânienne. Ces fragments contenaient deux gènes déjà liés au développement du cerveau: UBR4, impliqué dans la génération de neurones et PHLPP1, impliqué dans le développement de l’isolation de la myéline autour des projections de cellules nerveuses.

D’autres études nous ont appris que le fait de perturber complètement l’UBR4 ou le PHLPP1 pouvait avoir des conséquences majeures sur le développement du cerveau selon l’auteur principal Simon Fisher, généticien à l’Institut de psycholinguistique Max Planck. Ici, nous avons constaté que, chez les porteurs du fragment de Néandertal concerné, UBR4 est légèrement régulé à la baisse dans le . Pour les porteurs du fragment de Néandertal PHLPP1, l’expression des gènes est légèrement plus élevée dans le cervelet, ce qui aurait un effet d’amortissement sur la myélinisation cérébelleuse.

Des effets très subtils de ces gènes

Le putamen, une partie d’un réseau de structures cérébrales appelées les noyaux gris centraux, et le cervelet sont considérés comme importants dans le mouvement. Les deux régions du cerveau reçoivent une entrée directe du cortex moteur et sont impliquées dans la préparation, l’apprentissage et la coordination sensorimotrice des mouvements selon Gunz. Les ganglions de la base contribuent également à diverses fonctions cognitives, notamment la mémoire, l’attention, la planification, l’apprentissage des compétences et, éventuellement, l’évolution de la parole et du langage.

Cette image montre que l’un des traits qui distingue l’homme moderne (à droite) des Néandertaliens (à gauche) est la forme globulaire de la boite cranienne - Crédit : Philipp Gunz (CC BY-NC-ND 4.0)

Cette image montre que l’un des traits qui distingue l’homme moderne (à droite) des Néandertaliens (à gauche) est la forme globulaire de la boite cranienne – Crédit : Philipp Gunz (CC BY-NC-ND 4.0)

Les chercheurs soulignent que les effets de la présence de ces rares fragments de Néandertal sont subtils et ne peuvent être détectés que dans un très grand échantillon. Les variantes de Néandertal entraînent de petits changements dans l’activité des gènes et poussent légèrement les gens vers une forme de cerveau moins globulaire selon Fisher. Ce n’est que notre premier aperçu des fondements moléculaires de ce phénotype, qui impliquera probablement de nombreux autres gènes.

Les chercheurs se préparent à élargir leur approche et à l’appliquer à des dizaines de milliers de personnes. Cela leur permettra de réaliser un criblage complet du génome afin de révéler des gènes supplémentaires associés à la rondeur crânienne et à d’autres caractéristiques biologiques. L’approche interdisciplinaire que nous avons développée pour cette étude pourrait être appliquée plus largement aux questions non résolues concernant l’évolution du cerveau humain a conclut Fisher.

Sources

1.
Neandertal introgression sheds light on modern human endocranial globularity. Current Biology. 10.1016/j.cub.2018.10.065″ target= »_blank » rel= »noopener noreferrer »>http://dx.doi.org/10.1016/j.cub.2018.10.065. Published December 11, 2018. Accessed December 11, 2018.
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Houssen Moshinaly

Rédacteur en chef d'Actualité Houssenia Writing. Rédacteur web depuis 2009 et vulgarisateur scientifique.

Je m'intéresse à tous les sujets scientifiques allant de l'Archéologie à la Zoologie. Je ne suis pas un expert, mais j'essaie d'apporter mes avis éclairés sur de nombreux sujets scientifiques.

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