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Un rôle central pour le cervelet dans l'évolution du cerveau humain

Illustration montrant le cerveau humain.

Le cerveau humain. Le cervelet se trouve en bas, à l'arrière.

Photo : iStock

Radio-Canada

Le cervelet, une partie du cerveau reconnue principalement pour son rôle dans la coordination des mouvements, a subi des changements évolutifs qui pourraient avoir contribué à la culture humaine, à l’avènement du langage et à l'utilisation d'outils.

Jusqu’à tout récemment, les scientifiques qui étudient l'évolution de la capacité des humains à penser et à apprendre concentraient leurs travaux sur le cortex préfrontal, une partie du cerveau au centre des fonctions exécutives, comme le raisonnement moral et la prise de décision.

Or, l’anthropologue évolutive Elaine Guevara et ses collègues des universités Duke et George Washington ont plutôt concentré leurs recherches sur le rôle du cervelet dans la cognition humaine.

Dans leurs travaux, ils ont étudié l'évolution du cervelet et du cortex préfrontal en tentant de trouver les différences moléculaires entre les humains, les chimpanzés et les macaques rhésus.

Ils ont ainsi examiné les génomes de deux types de tissus cérébraux des trois espèces afin de trouver des différences épigénétiques. Il s'agit de modifications qui ne changent pas la séquence d'ADN, mais qui peuvent toucher les gènes qui sont activés ou désactivés et qui peuvent être hérités par les générations futures, expliquent les chercheurs dans un communiqué publié par l’Université George Washington.

Notre génome est assez semblable à celui d'autres primates, mais les différences entre les gènes activés et ceux activés au cours du développement expliquent en partie les grandes différences d'anatomie et de biochimie que l'on observe entre les espèces, affirme Elaine Guevara.

Les modifications épigénétiques permettent de savoir quels gènes ont été activés au cours du développement et peuvent donc fournir des indices sur l'origine des différences entre espèces, y compris dans le cerveau.

Une citation de :Elaine Guevara

Pour réussir à cerner ce qui distingue les humains des singes sur le plan cognitif, les chercheurs ont voulu déterminer les endroits du génome qui présentent une méthylation unique chez les humains par rapport aux chimpanzés et aux macaques rhésus dans deux parties du cerveau, le cortex préfrontal dorsolatéral et le cervelet latéral.

Repères

  • Le cerveau d'un humain adulte représente environ 2 % du poids corporel d’une personne;
  • Il est constitué d'environ 170 milliards de cellules, dont 86 milliards de neurones;
  • Les hémisphères cérébraux forment les parties les plus volumineuses du cerveau;
  • Chaque hémisphère est lui-même composé de quatre zones appelées lobes;
  • Le tronc cérébral relie les hémisphères cérébraux à la moelle épinière;
  • Le cervelet est situé à l’arrière du tronc cérébral, sous les lobes occipitaux responsables de la vision.
  • L’hypophyse, le thalamus, et l’hypothalamus sont des structures situées à la base du cerveau, au milieu du crâne.
  • Le cortex désigne la substance grise périphérique des hémisphères cérébraux.

Des différences

Comparativement aux chimpanzés et aux macaques rhésus, les humains présentent des différences épigénétiques plus importantes dans le cervelet que dans le cortex préfrontal, ce qui souligne l'importance du cervelet dans l'évolution du cerveau humain, estiment les scientifiques.

Les différences épigénétiques étaient particulièrement apparentes sur les gènes impliqués dans le développement du cerveau, l'inflammation cérébrale, le métabolisme des graisses et la plasticité synaptique – le renforcement ou l'affaiblissement des connexions entre les neurones en fonction de leur fréquence d'utilisation, notent les auteurs de ces travaux publiés dans la revue PLOS Genetics (Nouvelle fenêtre) (en anglais).

Les différences épigénétiques identifiées dans l’étude sont importantes pour comprendre le fonctionnement du cerveau humain et sa capacité à s'adapter et à établir de nouvelles connexions. Ces différences épigénétiques peuvent également être impliquées dans le vieillissement et les maladies, ajoutent les chercheurs.

D’autres recherches ont montré que les différences épigénétiques entre les humains et les chimpanzés dans le cortex préfrontal sont associées à des gènes impliqués dans les troubles psychiatriques et la neurodégénérescence. Cette nouvelle étude confirme donc l'importance d'inclure le cervelet dans l'étude de l'évolution du cerveau humain.

Le cervelet étant associé au contrôle du mouvement chez tous les vertébrés, il n'a traditionnellement pas attiré autant d'attention dans la quête de compréhension de ce qui se cache derrière les prouesses cognitives des humains.

Une citation de :Elaine Guevara

Pourtant, le cervelet abrite la plupart des neurones du cerveau et traite des tonnes d'informations en provenance du cortex cérébral. Il est logique qu'il ait été coopté au cours de l'évolution humaine pour soutenir l'exécution complexe de comportements sophistiqués et appris, conclut Mme Guevara.

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