Un embryon de souris âgé de 9,5 jours. L'avant du cerveau est bleu et l'arrière est rouge, s'étendant dans la moelle épinière. Notre cerveau pourrait être un hybride de deux anciens systèmes nerveux assemblés il y a des centaines de millions d'années. Cela repose sur la découverte que les régions avant et arrière du cerveau chez les humains et plusieurs autres espèces se développent à partir de deux types cellulaires distincts chez les embryons, au lieu de partager la même origine développementale, comme on le pensait auparavant.

"Nos recherches suggèrent que l'évolution a pris deux systèmes nerveux existants et les a poussés ensemble spatialement", déclare Kyle Loh de l'Université Stanford. Loh et ses collègues ont étudié les premiers stades du développement de l'embryon de souris et ont découvert que son cerveau se développe à partir de deux types de cellules progénitrices précoces. Un type exprime un gène appelé OTX2 et se transforme en neurones présents dans la partie avant du cerveau. L'autre exprime un gène appelé GBX2 et devient les neurones de la partie arrière du cerveau.

Les chercheurs ont ensuite mené des expériences utilisant des cellules humaines dans une boîte de Petri et ont découvert que les neurones du rhombencéphale et ceux du prosencéphale et du mésencéphale se développent également à partir de cellules progénitrices différentes. "Nous avons montré pour la première fois que l'avant du cerveau provient d'une cellule progénitrice totalement différente de celle de l'arrière du cerveau", explique Loh. Cela explique pourquoi il a été si difficile de cultiver du tissu de rhombencéphale humain en laboratoire.

Fort de cette connaissance, l'équipe a pu cultiver pour la première fois des motoneurones fonctionnels du rhombencéphale humain dans une boîte de Petri. Le rhombencéphale coordonne des processus fondamentaux essentiels à la vie, tels que la respiration, le sommeil, l'alimentation et les battements du cœur, tandis que le prosencéphale est le centre de la pensée de haut niveau. Des affections comme la sclérose latérale amyotrophique (SLA) et l'amyotrophie spinale provoquent des difficultés d'élocution et de déglutition parce qu'elles affectent le rhombencéphale. Maintenant qu'il est plus facile de cultiver des neurones de rhombencéphale humain dans une boîte de Petri, cela devrait aider la recherche sur la SLA et l'amyotrophie spinale, et nous permettre d'étudier les mécanismes précis du fonctionnement chez l'humain des médicaments GLP-1 comme Ozempic et Wegovy, explique Loh.

Les chercheurs ont également étudié des embryons à un stade précoce de poulets, de poissons-zèbres et de vers glands, et ont découvert que leurs systèmes nerveux dérivent de la même manière de deux types différents de cellules progénitrices. Cela suggère que notre système cérébral à double origine partagé est apparu il y a au moins 550 millions d'années. Mais les méduses, dont nous nous sommes séparés il y a environ 600 à 700 millions d'années, possèdent deux systèmes nerveux distincts. Ceux-ci ont peut-être fusionné chez nos lointains ancêtres parce que cela améliorait leur puissance de traitement globale, explique Loh. "On obtient une communication plus efficace quand les choses sont plus proches", dit-il. Le fait que nos cerveaux se développent selon deux voies distinctes pourrait également avoir facilité l'évolution de la pensée complexe, explique Loh. Tandis que le rhombencéphale s'occupait de toutes les fonctions de base pour nous maintenir en vie, "l'évolution pouvait jouer avec le prosencéphale, faire des erreurs et donner naissance à toutes les choses sophistiquées comme la mémoire et la créativité", dit-il.

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FAQ : Qu'ont découvert les chercheurs sur le développement du cerveau ?

Ils ont découvert que les régions avant et arrière du cerveau se développent à partir de deux types cellulaires distincts chez les embryons, et non d'une même origine développementale comme on le pensait auparavant.

FAQ Q : Qu'ont découvert les chercheurs sur le développement du cerveau ?

FAQ A : Ils ont découvert que les régions avant et arrière du cerveau se développent à partir de deux types cellulaires distincts chez les embryons, et non d'une même origine développementale comme on le pensait auparavant.