Le gène auquel nous devons notre gros cerveau
Des organoïdes cérébraux permettent de mieux comprendre l'évolution du cerveau humain
ARHGAP11B - ce nom complexe est donné à un gène unique à l'homme qui joue un rôle essentiel dans le développement du néocortex. Le néocortex est la partie du cerveau à laquelle nous devons nos grandes capacités mentales. Une équipe de chercheurs du Centre allemand des primates (DPZ) - Institut Leibniz pour la recherche sur les primates de Göttingen, de l'Institut Max Planck de biologie cellulaire moléculaire et de génétique (MPI-CBG) de Dresde et de l'Institut Hector pour la recherche translationnelle sur le cerveau (HITBR) de Mannheim a étudié l'importance de l'ARHGAP11B dans le développement du néocortex au cours de l'évolution humaine. Pour ce faire, l'équipe a introduit pour la première fois un gène qui n'existe que chez l'homme dans des organoïdes cérébraux cultivés en laboratoire et provenant de nos plus proches parents vivants, les chimpanzés. Dans l'organoïde cérébral du chimpanzé, le gène ARHGAP11B a entraîné une augmentation des cellules souches cérébrales nécessaires à la croissance du cerveau et une augmentation des neurones qui jouent un rôle essentiel dans les extraordinaires capacités mentales des humains. En revanche, si le gène ARHGAP11B était désactivé dans les organoïdes de cerveau humain, la quantité de ces cellules souches cérébrales retombait au niveau d'un chimpanzé. Ainsi, l'équipe de recherche a pu montrer que le gène ARGHAP11B a joué un rôle crucial dans l'évolution du cerveau de nos ancêtres à l'homme moderne (rapports EMBO).
Organoïde cérébral d'une taille d'environ 3 millimètres fabriqué à partir de cellules souches d'un chimpanzé. Les cellules souches du cerveau sont colorées en rouge ; les cellules souches du cerveau qui ont reçu le gène ARHGAP11B sont représentées en vert.
Jan Fischer, Deutsches Primatezentrum GmbH
Les études animales sur les grands singes sont depuis longtemps interdites en Europe pour des raisons éthiques. Pour la question étudiée ici, les organoïdes, c'est-à-dire des structures cellulaires tridimensionnelles de quelques millimètres cultivées en laboratoire, constituent une alternative à l'expérimentation animale. Ces organoïdes peuvent être produits à partir de cellules souches pluripotentes, qui se différencient ensuite en types de cellules spécifiques, comme les cellules nerveuses. L'équipe de recherche a ainsi pu produire des organoïdes de cerveau de chimpanzé et de cerveau humain. "Ces organoïdes de cerveau nous ont permis d'étudier une question centrale concernant l'ARHGAP11B", explique Wieland Huttner du MPI-CBG, l'un des trois auteurs principaux de l'étude.
"Dans une étude précédente, nous avons pu montrer que l'ARHGAP11B peut agrandir le cerveau d'un primate. Cependant, il n'était pas clair auparavant si l'ARHGAP11B avait un rôle majeur ou mineur dans l'élargissement évolutif du néocortex humain", explique Wieland Huttner. Pour clarifier cette question, le gène ARGHAP11B a d'abord été inséré dans des organoïdes de chimpanzés dont les structures ressemblent à des ventricules cérébraux. Le gène ARGHAP11B conduirait-il à la prolifération de ces cellules souches cérébrales dans le cerveau du chimpanzé qui sont nécessaires à l'élargissement du néocortex ? Notre étude montre que le gène dans les organoïdes de chimpanzés entraîne une augmentation des cellules souches cérébrales pertinentes et une augmentation des neurones qui jouent un rôle crucial dans les extraordinaires capacités mentales des humains", a déclaré Michael Heide, l'auteur principal de l'étude, qui est chef du groupe de recherche junior "Développement et évolution du cerveau" au DPZ et employé au MPI-CBG. Lorsque le gène ARGHAP11B a été éliminé dans des organoïdes de cerveau humain ou que la fonction de la protéine ARHGAP11B a été inhibée, la quantité de ces cellules souches cérébrales a diminué pour atteindre le niveau d'un chimpanzé. "Nous avons ainsi pu montrer que la protéine ARHGAP11B joue un rôle crucial dans le développement du néocortex au cours de l'évolution humaine", déclare Michael Heide. Julia Ladewig du HITBR, le troisième des auteurs principaux, ajoute : "Compte tenu de ce rôle important de l'ARHGAP11B, il est en outre concevable que certains mauvais développements du néocortex puissent être causés par des mutations de ce gène."
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
Publication originale
Autres actualités du département science
Recevez les dernières actualités du secteur des sciences de la vie
Ne manquez plus aucune actualité : notre newsletter consacrée aux biotechnologies, au secteur pharmaceutique et aux sciences de la vie vous informe tous les mardis et jeudis. Les dernières nouvelles du secteur, les produits phares et les innovations - de manière compacte et compréhensible dans votre boîte de réception. Recherché par nos soins, pour que vous n'ayez pas à le faire.
