Pourquoi le cervelet humain fait-il la une des journaux?

Le gène Neanderthal PHLPP1 peut déclencher une myélinisation plus importante dans le cervelet humain.

Cette image montre que l’un des traits qui distingue l’homme moderne (à droite) des Néandertaliens (à gauche) est la forme globulaire du casse-tête.

Source: Philipp Gunz (CC BY-NC-ND 4.0)

Hier, le New York Times a publié un article de Carl Zimmer intitulé «Les crânes plus étroits, des cerveaux oblongs: comment l’ADN de Neandertal nous façonne-t-il encore» Cette couverture de nouvelles met à l’honneur de nouvelles informations fascinantes sur le cervelet humain (latin pour «petit cerveau»).

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Ce rapport du NYT est basé sur une nouvelle étude intitulée «L’introgression de Neandertal met en lumière la globularité du système endocrânien humain moderne», de Philipp Gunz et ses collègues, publiée le 13 décembre dans Current Biology. Comme le décrit Zimmer, cette recherche offre «un aperçu sans précédent des changements génétiques qui influent sur l’évolution du cerveau humain».

CNN, The Independent, Daily Mail.com et d’autres organes de presse du monde entier ont également couvert la récente étude de Gunz et al. Le cervelet est un sujet tendance en neuroscience. Basé sur la vague de couverture, il semble que le “petit cerveau” est sur le point de devenir un chouchou des médias.

Plus tôt cette année, j’ai écrit un article sur Psychology Today intitulé «L’évolution de la forme du cerveau humain moderne liée aux lobes pariétaux et au cervelet», tiré d’une autre étude (2018) réalisée par Gunz et ses collègues du Département de l’évolution humaine de l’Institut Max Planck de Londres. Anthropologie évolutive.

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Ce document, «L’évolution de la forme du cerveau humain», rapportait que les crânes humains modernes devenaient plus globulaires que le crâne allongé en forme de ballon de rugby en raison de l’expansion rapide des lobes pariétaux et du renflement du cervelet. Les humains modernes ont un casse-tête de forme globulaire, avec une fosse crânienne postérieure plus arrondie et élargie à l’arrière du crâne qui abrite le cervelet et un os pariétal plus gros, comme le montre le graphique ci-dessous.

Différences de forme endocrâniennes entre les Néandertaliens et les humains modernes

Source: «L’introgression de Neandertal met en lumière la globularité humaine moderne de l’endocrâne» par Gunz et al. (Current Biology, 2018)

Notamment, la dernière étude de Gunz et al. identifie, pour la première fois, que les humains modernes porteurs de deux fragments d’ADN de Néandertal (UBR4 et PHLPP1) ont une tête légèrement moins arrondie que l’ Homo sapiens qui ne porte pas ces gènes de Néandertal.

Les chercheurs soupçonnent que l’expression neuronale de ces deux gènes chez l’homme moderne est liée à la neurogenèse (naissance de nouveaux neurones) dans la région du putamen des ganglions de la base et à une myélinisation plus robuste du cervelet. «Les deux régions du cerveau reçoivent une entrée directe du cortex moteur et sont impliquées dans la préparation, l’apprentissage et la coordination sensorimotrice des mouvements. Les ganglions de la base contribuent également à diverses fonctions cognitives, notamment la mémoire, l’attention, la planification, l’apprentissage des compétences et, éventuellement, l’évolution de la parole et du langage », a déclaré Philipp Gunz dans un communiqué.

Parmi tous les reportages dans les médias grand public que j’ai lus à propos de la dernière recherche Neanderthal UBR4 / PHLPP1 ce matin, le passage ci-dessous de l’article de Carl Zimmer dans le Times résume les conclusions de Gunz et al. le plus succinctement:

Ces résultats suggèrent que PHLPP1 et UBR4 ont évolué pour fonctionner différemment dans le cerveau humain moderne. La version humaine moderne de PHLPP1 peut avoir produit une myéline supplémentaire dans le cervelet. Et notre version d’UBR4 a peut-être accéléré la croissance des neurones dans le putamen. Pourquoi ces changements? Simon Fisher, co-auteur de la nouvelle étude de l’Institut Max Planck de psycholinguistique aux Pays-Bas, a émis l’hypothèse que les humains modernes développaient des pouvoirs de langage plus sophistiqués. Ils sont peut-être aussi devenus meilleurs pour fabriquer des outils. «Des choses telles que l’utilisation d’outils et l’articulation de la parole dépendent énormément des circuits du moteur», a déclaré le Dr Fisher. Les deux nécessitent que le cerveau envoie des commandes rapides et précises aux muscles. Et ce n’est peut-être pas un hasard si le cervelet et le putamen sont des éléments essentiels de nos circuits moteurs – les régions mêmes qui ont contribué à modifier la forme générale du cerveau humain moderne.

La version en ligne de cet article du New York Times comprend une vidéo en 3D époustouflante de trois secondes montrant un crâne de Néandertal et un crâne humain moderne tournant côte à côte dans un espace négatif.

«Nous ne savons pas exactement ce que fait le cervelet [humain]. Mais quoi qu’il en soit, il en fait beaucoup. »- Richard M. Bergland, MD (neuroscientifique du 20e siècle, neurochirurgien et auteur de The Fabric of Mind )

Au cours des dix dernières années, j’ai essayé (avec un minimum de succès) de piquer la curiosité du grand public sur le cervelet merveilleux et énigmatique. Autant dire que la lecture de nombreux articles publiés ce matin par quelques-uns des plus influents organes de presse – qui mentionnent tous des détails apparemment stupides sur le cervelet – m’a mise sur le nuage neuf. Je suis sûr que si mon regretté père, Richard Bergland (1932-2007), était témoin de cette recherche de pointe livrée à un nombre considérable de lecteurs, il serait également sur la lune.

À la mort de mon père en 2007, j’ai promis de garder mes antennes ouvertes pour toute nouvelle recherche susceptible de faire progresser notre compréhension de «tout ce que» le mystérieux cervelet humain «fait beaucoup» en son honneur.

Curieusement, le cervelet humain ne représente qu’environ 10% du volume total du cerveau, mais contient la majorité des neurones totaux du cerveau. Bien que certains chiffres soient discutables, on estime que le cervelet humain abrite 101 milliards de neurones (Andersen et al., 1992), tandis que le cortex cérébral contient environ 21 à 26 milliards de neurones (Pelvig et al., 2008).

En se basant sur cette distribution étonnamment disproportionnée de neurones – et sur le fait que mon père a régulièrement observé des déficits cognitifs chez des patients neurochirurgicaux présentant une fonction cérébelleuse atypique -, il a développé une “conjecture bien informée” selon laquelle le cervelet humain était impliqué dans beaucoup plus qu’un contrôle moteur bien réglé. et coordination. ( Cérébelleux est le mot apparenté à cérébral et signifie «se rapportant au cervelet ou se situant dans celui-ci».)

Cela dit, comme il est bien établi depuis des siècles que le cervelet joue un rôle central dans la régulation des mouvements et de la coordination des muscles, il était évident de placer les fonctions cérébelleuses au centre de mon premier livre, The Athlete’s Way (St Martin’s Press). Tout en écrivant ce manuscrit, mon père m’a aidé à créer un modèle basé sur le cerveau / cervelet que nous avons appelé «cerveau en panne» (voir «Le cerveau divisé: une hypothèse en constante évolution», qui explore les fonctions motrices bien connues avec certaines fonctions non motrices hypothétiques – du cervelet.)

Mon père est décédé quatre mois après la publication du livre sur lequel nous avons collaboré. Depuis lors, j’ai fait de mon mieux pour mettre à jour les hypothèses de papa concernant le cervelet à partir des dernières conclusions factuelles. Peu importe à quel point une nouvelle étude sur le cervelet peut sembler ésotérique au lecteur, en tant que blogueur, j’essaie de rendre compte de chaque étude significative sur le cervelet publiée dans une revue à comité de lecture. Mon objectif à long terme est de préparer un calendrier détaillé des progrès de la recherche de pointe sur le cervelet tout au long du 21ème siècle pour la postérité.

Pour rester au courant des dernières recherches en la matière, je surveille trois mots clés, “cervelet”, “cérébelleux” et “cellules de Purkinje”, à l’aide de Google Alerts. Cette triade de mots relatifs au «petit cerveau» revenait régulièrement lors de conversations avec mon père sur le fonctionnement du cerveau entier. Ces jours-ci, je dialogue sur le cervelet avec des experts de premier plan dans le domaine (tels que Jeremy Schmahmann) par courrier électronique, Twitter et d’autres plateformes de médias sociaux.

Cerebellum News est un sujet tendance sur toutes les plateformes de médias

Normalement, je reçois un message d’alerte Google relatif à l’un des mots liés au cervelet mentionnés ci-dessus environ une fois par semaine. Cela dit, au cours des derniers mois, ma boîte de réception a été inondée à deux reprises d’un tsunami d’annonces sur le cervelet couvert par un grand nombre de médias.

Cela s’est produit pour la première fois fin octobre, après que NPR eut rendu compte d’une étude sur le cervelet menée par Scott Marek et ses collègues (2018) à la faculté de médecine de l’Université de Washington à Saint-Louis. Cette recherche a été annoncée pour la première fois dans un communiqué de presse intitulé «Le centre de contrôle de la qualité de l’esprit dans une zone cérébrale longtemps ignorée: contrôles du cervelet et corrige les pensées, les mouvements», puis s’est propagée comme une traînée de poudre dans les médias. (Voir “3 raisons pour lesquelles le” petit cerveau “pourrait devenir la prochaine grande chose.”)

La deuxième fois que les nouvelles sur le cervelet ont sonné l’alarme via Google Alerts, elle a débuté hier après-midi avec la dernière étude de Philipp Gunz et ses collègues. Très probablement, dans les jours à venir, plusieurs autres points de vente rendront compte de ces découvertes d’ADN de Néandertal.

Grâce aux recherches interdisciplinaires novatrices menées par des équipes collaboratives du monde entier telles que Gunz et al., Nous résolvons lentement les nombreuses énigmes du cervelet humain. Espérons qu’une augmentation de la couverture médiatique sur le «petit cerveau» se traduira par un financement qui maintiendra toute cette recherche pionnière sur le cervelet.

Références

Philipp Gunz, Amanda K. Tilot, Katharina Wittfeld, Alexander Teumer, Chin Yang Shapland, Théo GM van Erp, Michael Dannemann, Benjamin Vernot, Simon Neubauer, Tulio Guadalupe, Guillén Fernandez, Han G. Brunner, Wolfgang Enard, James Fallon, Norbert Hosten, Uwe Völker, Antonio Profico, Fabio Di Vincenzo, Giorgio Manzi, Janet Kelso, Beate St Pourcain, Jean-Jacques Hublin, Barbara Franke, Svante Pääbo, Fabio Macciardi, Hans J. Grabe, Simon E. Fisher. «L’introgression Neandertal met en lumière la globularité de l’endocrâne humain moderne.» Current Biology (Première publication: le 13 décembre 2018) DOI: 10.1016 / j.cub.2018.10.065

Simon Neubauer, Jean-Jacques Hublin et Philipp Gunz. «L’évolution de la forme du cerveau humain». Les progrès de la science (première publication: le 24 janvier 2018) DOI: 10.1126 / sciadv.aao5961