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Doit-on revoir le développement et l’origine évolutive du cerveau des vertébrés ?

Le prosencéphale, le mésencéphale et le rhombencéphale sont trois vésicules qui se développent pendant la neurogenèse du cerveau des vertébrés. Les chercheurs ont longtemps pensé que ces trois sections avaient évolué à partir de trois versions plus « simples » chez nos ancêtres vertébrés. Une étude récente suggère pourtant que ce n’est pas le cas et nous invite à réviser nos hypothèses sur la façon dont les vertébrés ont évolué.

Une étude récemment publiée dans la revue PLOS Biology et menée conjointement par les chercheurs José Luis Ferran et Luis Puelles, du Département d’Anatomie et de Psychobiologie Humaine de l’UMU, Manuel Irimia du Centre for Genomic Regulation (CRG) et Jordi García Fernández, du Département de génétique de l’Université de Barcelone, revisite les hypothèses retenues concernant le processus de formation du cerveau chez les vertébrés. Selon eux, le cerveau d’amphioxus, un petit poisson invertébré au corps fusiforme dont la place sur l’arbre évolutif est très proche de celle des vertébrés, pourrait représenter les premiers pas dans l’évolution d’un système nerveux central complexe.

« Nous avons cherché à comprendre le cerveau de l’Amphioxus, un organisme invertébré très simple, bien que très proche de nous en termes évolutifs », explique José Luis Ferrán, l’un des membres de l’équipe. L’anatomie de ce petit organisme permet en effet aux chercheurs de pouvoir comprendre comment notre système nerveux a évolué d’un simple faisceau de nerf à une structure hautement ordonnée. « Ainsi nous avons un aperçu de ce à quoi pouvaient ressembler nos ancêtres », poursuit le chercheur. « En comparant les zones du cerveau vertébré moderne à celui d’amphioxus, nous avons analysé ce qui aurait pu se produire pour les conduire à se multiplier et à la façon dont une telle structure complexe a pu se former au cours de notre évolution ».

Comparant les zones du cerveau vertébré moderne à celui d’amphioxus, les chercheurs ont ensuite cartographié l’expression des gènes chez amphioxus dont les homologues sont connus pour être impliqués dans l’établissement et la régionalisation des cerveaux des vertébrés. Ce travail a notamment prouvé que le cerveau des vertébrés devait avoir été formé initialement à partir de deux régions (antérieure et postérieure) et non trois (cerveau antérieur, cerveau moyen et cerveau postérieur) comme le supposait jusqu’à présent le modèle prosomérique.

Aucun cortex cérébral ou région exclusive générant la formation du cerveau mâle des vertébrés n’a en effet été détecté chez ces petits organismes. Cependant, un territoire commun à l’intérieur du cerveau antérieur fut décelé : le primordium dimésencéphalique, comme l’ont baptisé les chercheurs, à partir duquel le cerveau moyen et d’autres structures importantes du cerveau antérieur classique auraient dérivé. Non seulement cette étude nous amène à repenser la façon dont les différentes zones de notre cerveau se rattachent les unes les autres en termes d’évolution, mais elle nous permet également de comprendre les pressions qui ont amené le système nerveux primitif à développer de nouveaux outils pour faire face aux changements dans son environnement.

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