Le cerveau humain pourrait avoir évolué à partir de deux systèmes nerveux fusionnés

Un cerveau construit à partir de deux points de départ

Demandez à la plupart des gens comment le cerveau humain est apparu et vous entendrez l'histoire d'un organe unique qui grossit, se replie sur lui-même et acquiert lentement de nouveaux pouvoirs au fil de millions d'années. Un reportage du New Scientist pointe vers une possibilité plus étrange : l'avant et l'arrière de notre cerveau sont assemblés à partir de différentes cellules progénitrices pendant le développement embryonnaire, une division du travail qui suggère que les deux moitiés de l'organe ont commencé comme des systèmes nerveux distincts avant d'être combinées.

C'est une affirmation considérable à fonder sur des lignées cellulaires, et il vaut la peine d'être précis sur ce qui est dit. L'observation est développementale plutôt que comportementale. Elle ne soutient pas que le cerveau se comporte comme deux organes dans la vie quotidienne, ni que les hémisphères sont indépendants. Elle soutient que la matière première utilisée pour construire les régions antérieure et postérieure provient de sources distinctes dans l'embryon — et que cette scission porte un message sur l'histoire évolutive profonde.

Ce que montrent les preuves

Les cellules progénitrices constituent le stock de matériel de départ non spécialisé du corps. Pendant le développement, elles se divisent et produisent les neurones et les cellules de soutien qui composent le tissu nerveux, et les instructions qu'elles suivent façonnent tout ce qui suit. La question que les chercheurs explorent est de savoir d'où viennent ces cellules à l'origine.

La réponse semble être : pas toutes du même endroit. Plutôt qu'un pool uniforme de progéniteurs répartissant les tâches à travers le système nerveux en formation, les régions antérieure et postérieure du cerveau remontent à différentes populations de progéniteurs. Deux extrémités d'un même organe, deux ascendances distinctes.

Pourquoi les origines embryonnaires portent un poids évolutif

La biologie du développement considère depuis longtemps l'origine embryonnaire comme un indice de l'ascendance. Les structures qui proviennent de la même population de progéniteurs sont généralement considérées comme apparentées, aussi différentes puissent-elles paraître chez un animal adulte. Les structures ayant des débuts indépendants sont traitées avec plus de prudence, car leur similitude peut refléter des solutions convergentes plutôt qu'un héritage partagé.

Lorsque les portions antérieure et postérieure du cerveau proviennent de lignées distinctes, la lecture simple est qu'elles étaient autrefois des entités séparées. L'embryon, dans cette vision, ne se contente pas de construire un cerveau — il rejoue une fusion beaucoup plus ancienne.

Deux systèmes nerveux, un seul crâne

L'implication principale est que le cerveau humain est un composite : un système nerveux antérieur et un système postérieur, chacun avec sa propre origine développementale, fusionnés en une structure unique au cours du temps évolutif. Un système simple pour détecter l'environnement et déclencher des réponses aurait géré un ensemble de problèmes. Un second système, accordé à des exigences différentes, en aurait géré un autre. Finalement, les deux ont été regroupés, et les coutures sont encore détectables dans la façon dont le tissu est construit.

• Des pools de progéniteurs séparés indiquent des structures ancestrales séparées.
• Une fusion ferait du cerveau un organe composite plutôt qu'une invention unique.
• Si la scission est ancienne, le même schéma embryonnaire devrait apparaître chez d'autres animaux.
• L'avant et l'arrière devraient différer d'une manière qui va au-delà des tâches qu'ils accomplissent.

L'avant et l'arrière semblent déjà différents

Les neurosciences n'ont jamais traité le cerveau comme une masse uniforme. Les régions antérieures sont associées à la planification, à la prise de décision et à la séquence des mouvements, tandis que les structures plus postérieures gèrent le relais sensoriel, l'équilibre, la respiration et d'autres processus automatiques. Ces divisions sont bien documentées en elles-mêmes.

Ce que le nouveau cadre ajoute, c'est une raison possible à cet agencement. Si les deux extrémités du cerveau ont aussi des racines développementales différentes, alors les différences fonctionnelles ne sont pas simplement une question d'un tissu assumant différentes tâches. Elles peuvent refléter deux systèmes distincts, chacun avec sa propre histoire, mis à contribution côte à côte.

Ce que cela pourrait signifier pour la médecine et la recherche

Les récits d'origine ne relèvent pas d'une curiosité oisive. Savoir quelle population de progéniteurs construit quelle région donne aux chercheurs un moyen de poser des questions plus précises sur les troubles qui frappent préférentiellement l'avant ou l'arrière du cerveau. Si les deux zones descendent de lignées différentes, elles peuvent porter différentes vulnérabilités, différentes capacités de réparation et différentes réponses aux lésions.

L'idée compte aussi pour le travail de laboratoire. Les scientifiques qui cultivent des tissus cérébraux simplifiés à partir de cellules souches doivent savoir quelle population de progéniteurs ils reproduisent réellement, et si une culture donnée modélise le système antérieur, le système postérieur, ou un mélange. Un cerveau composite est plus difficile à imiter qu'un cerveau unique et uniforme, et le domaine devrait en tenir compte.

Questions encore ouvertes

L'affirmation est provocante, et beaucoup reste à préciser. Les questions immédiates incluent :

• Où se situe exactement la frontière entre les deux populations de progéniteurs, et quelle est sa stabilité ?
• Les deux lignées communiquent-elles pendant le développement, ou s'assemblent-elles indépendamment avant de se relier ?
• La même scission apparaît-elle chez d'autres vertébrés, ce qui repousserait la fusion loin dans le temps ?
• Peut-on relier l'origine d'une cellule donnée à sa fonction éventuelle dans le cerveau mature ?
• L'agencement change-t-il la façon dont nous devrions classer les régions cérébrales, ou s'agit-il d'un détail de construction ?

Chacune de ces questions est testable plutôt qu'une question d'interprétation. C'est ce qui rend la découverte utile : elle offre au domaine un nouvel axe selon lequel trier les cellules, les régions et les maladies.

L'essentiel

Le cerveau humain n'est peut-être pas un organe unique avec une seule histoire d'origine. Les preuves rapportées par New Scientist suggèrent que son avant et son arrière sont construits à partir de différentes cellules progénitrices dans l'embryon, ce qui implique que deux systèmes nerveux primitifs se sont rejoints à un moment de notre passé évolutif et fonctionnent depuis comme une unité unique.

Que cette lecture survive à un examen plus approfondi ou non, la direction est claire. L'histoire évolutive n'est pas seulement écrite dans les fossiles et les génomes — elle est aussi écrite dans la façon dont un embryon s'assemble lui-même, cellule par cellule, bien avant qu'apparaisse quoi que ce soit ressemblant à une pensée.

Cet article est basé sur un reportage du New Scientist. Lire l'article original.