Ce gène a-t-il donné aux cerveaux humains modernes leur avantage ?

Ce gène a-t-il donné aux cerveaux humains modernes leur avantage ?

Vue latérale du crâne d'Homo sapiens vs Homo neanderthalensis.

Les cerveaux humains et néandertaliens avaient à peu près la même taille.Crédit : Alamy

Il y a plus de 500 000 ans, les ancêtres des Néandertaliens et des humains modernes migraient autour du monde lorsqu’une mutation génétique fatale a soudainement amélioré une partie de leur cerveau. Cette mutation, rapportent les chercheurs La science1a considérablement augmenté le nombre de cellules cérébrales chez les hominidés qui ont précédé les humains modernes, leur donnant probablement un avantage cognitif sur leurs cousins ​​néandertaliens.

“Il s’agit d’un gène étonnamment important”, déclare Arnold Kriegstein, neurologue à l’Université de Californie à San Francisco. Cependant, il s’attend à ce qu’il s’avère être l’une des nombreuses modifications génétiques qui ont donné aux humains un avantage évolutif sur les autres hominidés. “Je pense que cela jette une toute nouvelle lumière sur l’évolution humaine.”

Lorsque les chercheurs ont séquencé pour la première fois un génome de Néandertal en 20142, ils ont identifié 96 acides aminés – les éléments constitutifs des protéines – qui diffèrent entre les Néandertaliens et les humains modernes en plus d’une foule d’autres modifications génétiques. Les scientifiques ont étudié cette liste pour savoir lequel de ces éléments a aidé les humains modernes à vaincre les Néandertaliens et les autres hominidés.

Avantage cognitif

Pour les neuroscientifiques Anneline Pinson et Wieland Huttner de l’Institut Max Planck de biologie cellulaire moléculaire et de génétique à Dresde, en Allemagne, un gène s’est démarqué. Le gène, TKTL1, code pour une protéine produite lorsque le cerveau d’un fœtus se développe pour la première fois. Une seule mutation génétique dans la version humaine de TKTL1 a changé un acide aminé, entraînant une protéine différente de celles trouvées chez les ancêtres des hominidés, les Néandertaliens et les primates non humains.

L’équipe a soupçonné que cette protéine pouvait entraîner la prolifération des cellules progénitrices neurales – qui se transforment en neurones – au fur et à mesure que le cerveau se développe, en particulier dans une zone appelée le néocortex, qui est impliquée dans la fonction cognitive. Selon eux, cela pourrait contribuer à l’avantage cognitif des humains modernes sur les ancêtres humains.

Pour tester cela, Pinson et son équipe ont inséré la version humaine ou ancestrale de TKTL1 dans le cerveau d’embryons de souris et de furet. Les animaux porteurs du gène humain ont développé beaucoup plus de cellules progénitrices neurales. Lorsque les chercheurs ont conçu des cellules du néocortex d’un fœtus humain pour produire la version ancestrale, ils ont découvert que le tissu fœtal produisait moins de cellules progénitrices et moins de neurones qu’il ne le ferait normalement. Il en a été de même lorsqu’ils ont inséré la version ancestrale de TKTL1 dans des organoïdes cérébraux, des structures de type mini-cerveau issues de cellules souches humaines.

Taille du cerveau

Les archives fossiles suggèrent que les cerveaux humain et néandertalien avaient à peu près la même taille, ce qui signifie que les néocortex des humains modernes sont soit plus denses, soit occupent une plus grande partie du cerveau. Huttner et Pinson se disent surpris qu’un si petit changement génétique puisse affecter le développement du néocortex de manière aussi drastique. “C’était une mutation aléatoire qui a eu d’énormes conséquences”, explique Huttner.

La neuroscientifique Alysson Muotri de l’Université de Californie à San Diego est plus sceptique. Il souligne que différentes lignées cellulaires se comportent différemment lorsqu’elles sont transformées en organoïdes et aimerait voir la version ancestrale de TKTL1 testée dans davantage de cellules humaines. De plus, dit-il, le génome original de Néandertal a été comparé à celui d’un Européen moderne : les populations humaines d’autres parties du monde peuvent partager certaines variantes génétiques avec les Néandertaliens.

Pinson dit que la version néandertalienne de TKTL1 est très rare chez les humains modernes, ajoutant qu’on ne sait pas si elle provoque des maladies ou des différences cognitives. La seule façon de montrer qu’il joue un rôle dans la fonction cognitive, dit Huttner, serait de modifier génétiquement des souris ou des furets qui ont toujours la forme humaine du gène et de tester leur comportement contre des animaux qui ont la version ancestrale. Pinson dit qu’il envisage maintenant de se plonger dans les mécanismes par lesquels TTKKL1 entraîne la naissance des cellules cérébrales.

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