Comment le cerveau humain est-il devenu si volumineux et complexe, comparé à celui de nos plus proches cousins, les primates ? Cette question fascine les scientifiques depuis des décennies. Aujourd’hui, une nouvelle étude apporte un éclairage surprenant en montrant qu’un simple fragment d’ADN humain, inséré dans le génome d’une souris, peut entraîner un élargissement significatif de son cerveau. Une avancée majeure qui ouvre la voie à une meilleure compréhension de notre évolution cérébrale.

Un fragment d’ADN qui booste la croissance cérébrale

Au cœur de cette découverte se trouve un petit morceau d’ADN appelé HARE5. Ce fragment appartient à une famille de séquences appelées « régions accélérées humaines » (HAR), des segments du génome qui ont évolué très rapidement chez l’Homme, contrairement aux autres mammifères. Ces HAR sont soupçonnés de jouer un rôle clé dans les caractéristiques uniques de l’humain, notamment le développement cérébral.

Dans cette étude, des chercheurs ont remplacé la version naturelle de HARE5 chez des souris par la version humaine de ce fragment. Le résultat ? Ces souris modifiées ont développé un cortex cérébral plus large de 6,5 % par rapport à des souris normales. Ce changement, bien que modeste en apparence, est énorme sur le plan biologique, car le cortex est la région du cerveau associée à des fonctions supérieures telles que la pensée, la mémoire, et la prise de décision.

Comment ce fragment agit-il ?

Le fragment HARE5 agit comme un véritable interrupteur génétique. Il contrôle l’expression d’un gène appelé Fzd8, qui joue un rôle essentiel dans la croissance et la prolifération des cellules nerveuses. Plus précisément, ce fragment stimule les cellules souches neurales, appelées glie radiale, qui sont à l’origine des neurones et des autres cellules du cerveau.

Chez les souris porteuses du fragment humain, les glies radiales se divisent davantage, produisant plus de neurones, ce qui entraîne un cortex plus volumineux. En d’autres termes, ce petit segment d’ADN humain « pousse » le cerveau à grandir en favorisant la multiplication des cellules cérébrales pendant le développement.

Un fragment, quatre mutations clés

Pour comprendre pourquoi la version humaine de HARE5 est si puissante, les chercheurs ont analysé ses différences avec la version chimpanzé. Ils ont identifié quatre mutations spécifiques dans le fragment humain, chacune contribuant à renforcer la prolifération des cellules. Ces mutations semblent optimiser la fonction de ce régulateur génétique, amplifiant ainsi son effet sur le développement cérébral.

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Vers un cerveau plus complexe

Pour approfondir leurs recherches, les scientifiques ont utilisé des modèles miniatures de cerveaux humains appelés organoïdes. Ces structures en 3D cultivées en laboratoire permettent d’étudier le développement cérébral dans un environnement contrôlé. Les organoïdes avec la version humaine de HARE5 ont montré une production accrue de cellules gliales radiales, confirmant ainsi l’impact de ce fragment sur la croissance cérébrale.

Par ailleurs, l’étude révèle que HARE5 influence une voie de signalisation clé qui régule la division des cellules souches nerveuses, renforçant ainsi son rôle de moteur dans l’expansion et la complexification du cerveau humain.

Une pièce du puzzle évolutif

Malgré ces avancées, les chercheurs précisent que ce fragment n’est qu’une pièce parmi des milliers d’autres dans le génome humain. En effet, environ 3 000 autres régions accélérées humaines pourraient aussi contribuer à façonner notre cerveau unique. Comprendre comment ces différents éléments interagissent reste un défi majeur pour la science.

Des implications pour l’évolution et la santé

Au-delà de l’évolution, cette recherche pourrait avoir des répercussions importantes en neurosciences et en médecine. Mieux comprendre les mécanismes qui contrôlent la croissance du cerveau pourrait aider à développer des traitements pour des troubles du développement cérébral ou des maladies neurodégénératives.