Comment l’intelligence est venue à l’homme

Des gènes apparus dans l’évolution ont accru les connexions dans le cerveau.

Comment expliquer les capacités cognitives exceptionnelles qui caractérisent notre espèce? Depuis l’achèvement du séquençage du génome humain en 2003 puis celui du chimpanzé en 2005, la chasse aux gènes pouvant répondre à cette question est ouverte.

Les chercheurs ont déjà trouvé que bien des différences se sont accumulées entre le génome des deux primates depuis la séparation de leur ancêtre commun il y a environ six millions d’années. Par exemple, des centaines de gènes sont apparus chez l’homme par duplication d’autres déjà existants et les protéines issues de ces copies ont ensuite pu acquérir de nouvelles fonctions.

Une étude publiée dans la revue cell (11 mai 2012) montre ainsi que l’un de ces nouveaux gènes a permis une augmentation considérable du nombre de connexions nerveuses dans le néocortex préfrontal, région du cerveau la plus récente dans l’évolution humaine. Pour la première fois, un gène propre à notre espèce s’avère important pour le développement de ses cellules nerveuses.

L’équipe à l’origine de ce travail, dirigée par le Français Franck Polleux du Scripps Research Institute en Californie, était sur la piste d’un gène nommé SRGAP2. Elle avait déjà trouvé qu’il codait pour une protéine très impliquée dans la migration et l’extension des cellules nerveuses au cours du développement du cerveau chez les mammifères. En étudiant une copie de ce gène présente uniquement chez l’homme baptisée SRGAP2C, elle a découvert qu’elle conférait aux cellules nerveuses la propriété entièrement nouvelle d’amplifier le nombre de points de contact présents à leur surface.

Le rôle inattendu du gène supplémentaire SRGAP2C

Or une des caractéristiques de notre espèce est le nombre record de ces contacts, appelés épines dendritiques, que peuvent porter nos neurones dans le cerveau, en particulier dans le cortex. Chaque cellule pyramidale des neurones du cortex préfrontal, région antérieure du cerveau impliquée dans les fonctions mentales les plus complexes, peut ainsi présenter 10 000 épines qui représentent autant de sites de connexion avec d’autres neurones. L’étude du gène supplémentaire SRGAP2C a dévoilé son rôle inattendu dans la formation abondante des épines. «Lorsque nous avons fait exprimer la protéine humaine issue de ce gène par des neurones de souris, témoigne Franck Polleux, nous avons eu la surprise de voir apparaître à leur surface un nombre deux à trois fois plus important d’épines, et qui ressemblaient d’une manière frappante à leurs homologues humaines.»

La seule augmentation à la surface des neurones du nombre de leurs épines peut-elle suffire à amplifier les capacités nerveuses d’un animal? «L’introduction du gène humain chez des souris permettra de répondre à cette question, précise Franck Polleux, et cette expérience est en cours.» Plusieurs arguments suggèrent que ce SRGAP2C pourrait jouer un rôle important dans le développement de l’intelligence humaine.

Dans un autre article de la revue Cell (11 mai 2012), des chercheurs américains de l’Université de Washington révèlent qu’il est apparu il y a environ 2,5 millions d’années. Ce moment, soulignent les auteurs, coïncide de façon troublante avec l’apparition du genre Homo et l’expansion massive de son néocortex par rapport à celui des australopithèques. Leur analyse montre aussi que ce gène ne varie pas dans la population humaine actuelle, signe de son importance pour notre espèce. D’autre part, le nombre d’épines reflète le potentiel d’apprentissage au cours du développement humain, culminant vers l’âge de 5 ans et régressant ensuite progressivement jusqu’à 30 ans. Il est en revanche nettement réduit chez les personnes atteintes d’un handicap mental comme les trisomiques.

Une piste pour mieux comprendre l’autisme

Beaucoup d’autres gènes sont probablement impliqués dans la formation du cerveau humain caractérisé par sa taille, disproportionnée relativement à celle des autres primates, par le développement inégalé de son cortex préfrontal et par des particularités liées à la mise en place et au fonctionnement de ses cellules nerveuses. «Beaucoup de modifications du génome ont dû participer à l’humanisation du cerveau, précise Alain Prochiantz, professeur au Collège de France, avec pas seulement l’apparition de nouvelles protéines comme celle découverte ici mais aussi des mutations affectant la régulation de l’expression génétique».

Avant de trouver ces changements propres à notre espèce, l’étude de la formation des épines dendritiques pourrait s’avérer précieuse à plus court terme. «De plus en plus d’indices montrent que dans des maladies comme l’autisme ou la schizophrénie l’établissement des connexions nerveuses est affecté conclut Franck Polleux, et la connaissance des mécanismes qui les sous-tendent spécifiquement chez l’homme nous permettra probablement de mieux comprendre ces pathologies.»

Pierre Kaldy (Le Figaro)

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