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De simples vers sont des cerveaux cachés

Par Michael Marshall

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Qui traites-tu de stupide ?

(Image : Ariel Pani/Stanford University)

Ne vous offensez pas, mais vous avez le cerveau d’un ver. Des grappes de cellules qui jouent un rôle dans la construction de cerveaux complexes ont été découvertes chez un simple ver qui a à peine un cerveau.

La découverte suggère qu’il y a environ 600 millions d’années, les vers primitifs disposaient des mécanismes nécessaires pour développer des cerveaux complexes. Ils auraient même pu avoir eux-mêmes des cerveaux complexes – qui ont ensuite été perdus.

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Les vertébrés, comme les humains et les poissons, ont les cerveaux les plus grands et les plus complexes du règne animal. Pourtant, tous leurs plus proches parents non vertébrés, comme les lancettes et les ascidies, qui ressemblent à des anguilles, ont un cerveau simple, dépourvu des dizaines de centres nerveux spécialisés typiques des cerveaux complexes. En conséquence, les biologistes de l’évolution ont longtemps pensé que les cerveaux complexes n’avaient évolué qu’après l’apparition d’animaux dotés d’une colonne vertébrale.

Ce n’est pas le cas, affirme Christopher Lowe de l’université Stanford en Californie. Son équipe étudie une espèce de ver à gland, Saccoglossus kowalevskii, qui possède un système nerveux rudimentaire composé de deux cordons nerveux et de nerfs répartis dans sa peau. Les vers vivent dans des terriers au fond de la mer et tirent les particules de nourriture qui passent.

Lowe a découvert que les jeunes S. kowalevskii possèdent trois groupes de cellules identiques à celles que les vertébrés utilisent pour façonner leur cerveau. Dans le cerveau des vertébrés en développement, ces grappes – appelées centres de signalisation – fabriquent des protéines qui orchestrent la formation de régions cérébrales spécialisées. Le ver à gland, a découvert Lowe, produit les mêmes protéines, et elles se répandent dans son corps en développement selon des schémas similaires à ceux qu’elles suivent dans le cerveau des vertébrés en développement (Nature, DOI&colon ; 10.1038/nature10838).

S. kowalevskii est plus éloigné des vertébrés que les lancettes et les ascidies. Cette découverte pourrait donc signifier que le dernier ancêtre commun de tous ces animaux avait peut-être déjà une structure cérébrale relativement complexe, il y a environ 590 millions d’années, et que certains de ses descendants l’ont ensuite perdue.

Les cerveaux complexes pourraient remonter encore plus loin, à environ 630 millions d’années, explique Detlev Arendt, du Laboratoire européen de biologie moléculaire à Heidelberg, en Allemagne. Il étudie un animal d’un tout autre groupe, un ver annélide appelé Platynereis dumerilii, qui n’a pratiquement pas changé en 600 millions d’années. En 2010, il a montré que ce ver primitif possède la machinerie moléculaire pour fabriquer le cortex humain – la marque de nos gros cerveaux et le siège de notre intelligence.

Dans une recherche non publiée, Arendt a découvert que son ver fabrique certaines des mêmes protéines que Lowe a trouvées dans le ver à gland. Il pense que les cerveaux complexes remontent aux premiers vers, qui les utilisaient pour naviguer dans les fonds marins primordiaux et trouver de la nourriture. Lorsque certains de leurs descendants ont adopté un mode de vie stationnaire, ils n’ont plus eu besoin de leur cerveau – et l’ont donc perdu.

Il existe cependant une autre explication. Lowe souligne que, contrairement aux vertébrés, qui utilisent les centres de signalisation pour structurer leur cerveau, les vers de gland les utilisent pour construire leur corps entier. Ainsi, bien que les centres de signalisation soient anciens, ils pourraient ne pas avoir évolué initialement pour construire de gros cerveaux.

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