Chez les mammifères, la taille ne fait pas le cerveau

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Cerveau de dauphin (Tursiops truncatus) (à droite), de rhinocéros (Ceratotherium simum) (au centre), et de l'Homme (Homo sapiens) (à gauche). Crédits : Thesupermat/wikipedia

Une étude menée par des chercheurs des universités de Reading et de Durham met en lumière des aspects fascinants et complexes de l’évolution de la taille du cerveau chez les mammifères. Après analyses des données d’environ 1 500 espèces, ces travaux révèlent que les plus grands animaux n’ont pas un cerveau proportionnellement plus gros. Or, ce constat contraste fortement avec les croyances antérieures.

La relation corps-cerveau

Pendant plus d’un siècle, les scientifiques ont supposé que la taille du cerveau augmentait proportionnellement à la taille du corps selon une relation linéaire. Cette hypothèse reposait sur l’idée intuitive que plus un animal est grand, plus il a besoin d’un cerveau volumineux pour gérer ses fonctions corporelles accrues.

Les premiers travaux sur l’évolution et l’anatomie comparée ont souvent pris cette relation comme un postulat de base, influençant ainsi de nombreuses théories et études sur le développement cérébral. En conséquence, on pensait que l’intelligence, la complexité comportementale et la sociabilité des animaux étaient directement proportionnelles à la taille de leur cerveau par rapport à celle de leur corps. Cependant, cette vision simpliste a commencé à être remise en question par des découvertes qui montrent que malgré leur grande taille, certaines espèces possédaient des cerveaux relativement petits, et vice versa.

Alors, qu’en est-il vraiment ?

Une étude menée récemment par le professeur Chris Venditti, de l’Université de Reading, suggère que cette relation est en réalité curviligne. En d’autres termes, bien que les petits mammifères puissent avoir des cerveaux relativement grands pour leur taille, les très grands mammifères ont des cerveaux proportionnellement plus petits que prévu.

Pour arriver à cette conclusion, les chercheurs ont collecté et analysé un vaste ensemble de données sur les tailles du cerveau et du corps d’environ 1 500 espèces de mammifères. En comparant les mesures de cerveau et de corps, ils ont pu détecter des schémas qui n’étaient pas visibles avec des échantillons plus petits ou des méthodes moins sophistiquées. Ces techniques ont inclus des modèles de régression non linéaires qui permettent de capturer des relations courbées ou exponentielles plutôt que simplement linéaires.

Cette découverte signifie que les explications traditionnelles, qui reposaient sur une augmentation linéaire de la taille du cerveau avec celle du corps, doivent être réévaluées.

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Taux d’évolution de la masse cérébrale relative. Crédits : Nature Ecology & Evolution (2024).

Les exceptions et leurs implications

Il existe cependant des exceptions à la règle. Parmi les plus notables figure Homo sapiens, dont l’évolution cérébrale a été extrêmement rapide, ce qui permit aux humains de développer des cerveaux exceptionnellement grands par rapport à leur taille corporelle.

En dehors des humains, certains groupes de mammifères ont montré des changements notables dans la taille de leur cerveau au fil du temps. Les primates, les rongeurs et les carnivores (comme les lions et les loups) sont des exemples de groupes qui ont vu une augmentation relative de la taille de leur cerveau. Ce phénomène est appelé la règle de Marsh-Lartet. Néanmoins, tous les mammifères ne suivent pas cette règle de manière uniforme, ce qui complique notre compréhension de l’évolution cérébrale.

Les chauves-souris fournissent un exemple intéressant de cette complexité. À leur apparition, les chauves-souris ont rapidement réduit la taille de leur cerveau, probablement en raison des contraintes évolutives liées aux exigences du vol. Par la suite, les changements dans la taille relative de leur cerveau ont été très lents, suggérant qu’il existe des limites aux modifications de la taille du cerveau dues à des adaptations spécifiques à leur mode de vie.

Malgré tout, et de manière plus générale, cette étude soulève un mystère : chez les plus grands animaux, quelque chose empêche le cerveau de devenir trop gros. Une hypothèse avancée est que les gros cerveaux sont coûteux à entretenir au-delà d’une certaine taille. Ce phénomène de plafond semble être un schéma général observé non seulement chez les mammifères, mais aussi chez les oiseaux, ce qui suggère que des contraintes biologiques similaires pourraient être à l’œuvre dans différents groupes d’animaux.

Cette nouvelle étude apporte finalement des éclairages précieux sur l’évolution de la taille du cerveau chez les mammifères. Leurs implications sont vastes, allant de la compréhension des coûts énergétiques associés aux gros cerveaux à l’exploration des adaptations spécifiques qui permettent à certaines espèces de développer des cerveaux plus grands ou plus petits.