La mutation qui a engendré notre cerveau

La surface totale du cortex humain atteint environ 2200 cm2 alors qu’elle n’est que de 490 cm2 chez le chimpanzé, l’un de nos plus proches cousins.
Photo: iStock La surface totale du cortex humain atteint environ 2200 cm2 alors qu’elle n’est que de 490 cm2 chez le chimpanzé, l’un de nos plus proches cousins.

Une toute petite mutation impliquant le changement d’une seule lettre de l’ADN du génome humain serait à l’origine de l’expansion du cerveau humain et de celui de ses proches cousins, dont l’Homo Neanderthalensis, révèle une étude publiée dans la dernière édition de Science Advances. Aussi incroyable que cela puisse paraître, un seul petit changement, minuscule à l’échelle génomique, a permis l’émergence des fonctions cognitives supérieures, et uniques à l’Homo sapiens sapiens.

La mutation en question, qui a été identifiée par une équipe de chercheurs de l’Institut Max Planck, en Allemagne, consiste en la substitution d’une nucléobase dénommée cytosine (C) par une guanine (G). Les nucléobases, aussi appelées bases azotées ou bases nucléiques, sont les éléments constituants de l’ADN et de l’ARN, que l’on associe souvent aux lettres du long alphabet qu’est l’ADN.

Les chercheurs ont observé que cette mutation est présente non seulement chez tous les humains modernes vivant aujourd’hui, mais également chez les Néandertaliens, dont le cerveau est aussi volumineux que celui des hommes modernes, ainsi que chez les Dénisoviens ayant vécu il y a entre un million et 40 000 ans. Selon ces scientifiques, le gène ARHGAP11B qui porte la mutation est apparu après que la lignée des homininés a divergé de celle des chimpanzés.

Un néocortex

Le gène ARHGAP11B qui porte la subtile mutation est le seul gène connu à ce jour codant pour la synthèse d’une protéine spécifiquement humaine qui accroît la prolifération des « cellules progénitrices neurales », une forme de cellules souches qui se transforment en neurones au niveau du néocortex durant le développement embryonnaire. Le néocortex est la couche externe des hémisphères cérébraux qui est impliquée dans les fonctions cognitives, dites supérieures, comme le langage et la conscience.

Les chercheurs ont découvert que le gène ARHGAP11B provient de la duplication du gène ARHGAP11A, qu’on retrouve à travers tout le règne animal, de la levure à l’humain. Lors de la duplication qui s’est produite il y a environ 5 millions d’années, le gène ARHGAP11B a toutefois perdu 55 nucléotides (qui sont des nucléobases auxquelles sont fixés un sucre et un groupement phosphate). Mais ce n’est que la substitution d’une nucléobase (C par G) survenue plus récemment qui lui a conféré le pouvoir de produire davantage de cellules progénitrices neurales, et qui, de ce fait, a engendré l’expansion du néocortex.

Cette mutation dans le génome humain a apparemment donné un extraordinaire avantage sélectif et c'est pourquoi nous pensons qu'elle s'est répandue dans la population humaine

Dans le but de confirmer le rôle d’ARHGAP11B et de sa mutation dans la corticogénèse, les chercheurs ont inoculé ce gène humain à des souris embryonnaires. Ils ont alors constaté que le gène augmentait la production de cellules progénitrices neurales, qui formaient de nouveaux neurones, ce qui provoquait du coup un accroissement de la surface du néocortex et conséquemment la formation de multiples replis sinueux, appelés circonvolution cérébrale. Il faut rappeler que le cortex des petits mammifères, comme le rat et la souris, est encore lisse, mais que l’augmentation notable de sa surface chez les mammifères plus évolués a induit la formation de plis afin qu’il puisse loger dans la boîte crânienne dont le volume est restreint.

« Cette mutation dans le génome humain a apparemment donné un extraordinaire avantage sélectif et c’est pourquoi nous pensons qu’elle s’est répandue dans la population humaine », a souligné Wieland B. Huttner de l’Institut Max Planck.

Il est toutefois fort probable que cette petite mutation soit l’une parmi de nombreuses autres qui ont donné aux humains leur intelligence unique.

La surface totale du cortex humain atteint environ 2200 cm2 alors qu’elle n’est que de 490 cm2 chez le chimpanzé.


 
18 commentaires
  • Denis Paquette - Abonné 13 décembre 2016 01 h 58

    au ciel, au ciel, je veux aller

    effectivement nous ne sommes pas tres différent si ce n'est que nous sommes capables de mégalomanie,enfin certains individu qui par aptitude ont tendances a vouloir dominer les autres, et surtout qui se met a croire a ses rêves, ce que l'on a appele aujourd'hui sa mythomanie, qu'il a tendance a vouloir transmette aux autres, voila nous sommes deja rendu a nous, avec toute la dynamique qui nous agite, en generale nous avons tendance a construire des maison qui ont tendances de s'élever vers le ciel, serait alors que les humains se sont alors sentis a l'étroit sur terre, au ciel, au ciel je veux aller

  • Pierre Lefebvre - Inscrit 13 décembre 2016 08 h 36

    En terre ou pas en terre.

    Enfin... ce n'est pas complètement clair, mais au moins nous ne sommes plus des êtres formés de terre soufflée dessus par un Être supérieur.

    L'idée que nous descendions de chimpanzés mutants n'est pas prouvée; il faudrait commencer par démontrer que les chimpanzés existaient avant que ce génome apparaisse qui nous fait différent. Des «singes» y en a de toutes sortes, comme des humanoïdes dont plusieurs sont disparus. Mais... cette «différence» n'est pas apparue et propagée comme une maladie, elle a évolué par sélection à travers les voyages et rencontres intimes de nos ancêtres.
    Les Néandertaliens ne sont pas complètement disparus, nous portons en nous 10% de leur génome, ce qui prouve que des «échanges» se sont produites «dans l'intimité» et ces «échanges» se produisent encore aujourd'hui «en couple». L'attrait du «petit nouveau» dans le village est très ancien.

    L'apparition d'un changement dans la séquence de l'ADN est tout à fait normale surtout quand elle est aidée par l'interaction des tribus. Ceux qui ne «changent pas» sont ceux qui restent isolés.

    Sortez de vos labos et regardez dans la rue. L'origine de la «race humaine» qui a décidé de déménager par choix ou force majeure est peut-être plus ancienne que nos cousins chimpanzés qui sont demeuré dans leur milieu original et n'ont pas rencontré «l'âme sœur» ailleurs dans un autre groupe pas tout à fait semblable.

    L'Évolution ne se fait pas «en vase clos». La liste des humanoïdes «différents» a été, pour un temps, très longue et nous avons hérité de tous ces éléments «par rencontre». Des études (par le même laboratoire) prouvent que certains éléments de ces «races différentes» font partie intégrantes de notre ADN encore aujourd'hui. Il y a donc eu mixité soit en «bonne entente» ou autrement. Comme preuve plus récente ? Y a encore aujourd’hui combien de Français qui portent la marque mongoloïde ?
    Les voyages ne forment pas que la jeunesse, ils font aussi des «bébés».

    PL

  • Sylvio Le Blanc - Abonné 13 décembre 2016 08 h 38

    S'il n'y avait pas eu cette mutation,

    nous n'aurions pas été assez brillants pour inventer dieu, euh!... Dieu.

    • André Joyal - Inscrit 13 décembre 2016 21 h 36

      Sans guerres de religions...Dieu que l'humanité se serait bien portée!

    • Yves Côté - Abonné 14 décembre 2016 03 h 20

      Messieurs Le Blanc et Joyal, vous croyez vraiment que les Hommes ont besoin du prétexte des religions pour se tuer ?

    • Marc Therrien - Abonné 14 décembre 2016 18 h 26

      En effet M. Côté. Les mêmes instincts animaux reliés à la lutte pour la possession d'un territoire, la bouffe (les biens matériels et la richesse) et pour la reproduction (possession érotique) suffisent amplement.

      Marc Therrien

  • François Beaulé - Inscrit 13 décembre 2016 09 h 22

    Extinction des instincts et naissance de l'humanité

    Une caractéristique distinctive des êtres humains est l'absence des comportements instinctifs et donc la nécessité de tout apprendre, notamment par la transmission d'une culture par le groupe. L'expérience sociale ou tribale de l'individu est essentielle pour en faire un humain. Même la façon de manger doit être apprise, contrairement aux animaux.

    On saisit l'importance essentielle du groupe, de la tribu ou de la société et donc de la socio-culture dans le phénomène humain. Le développement d'un langage abstrait est allé de pair avec l'augmentation de la conscience. Quand des animaux ont été capables de s'abstraire eux-mêmes et donc de dire «moi» et «toi», ils sont devenus des hommes.

    La naissance de l'humanité ne peut donc pas être définie strictement par une mutation génétique. Elle sera donc toujours difficile à situer avec précision dans le temps.

  • Raymond Labelle - Abonné 13 décembre 2016 11 h 20

    Il aurait été intéressant de savoir...

    ...si les souris qui ont subi l'expérience ont aussi fait montre d'une amélioration de leurs facultés cognitives. Je ne sais pas si on a testé la chose.

    • Raymond Labelle - Abonné 13 décembre 2016 13 h 57

      Quand même assez extraordinaire que l'on ait inoculé ce gène humain à des souris. Un peu épeurant aussi.

    • Pierre Pinsonnault - Abonné 13 décembre 2016 16 h 28

      :o) Le Ministère de l'éducation du Québec va s'occuper de leur faire passer les examens appropriés. (o:

    • Raymond Labelle - Abonné 14 décembre 2016 07 h 31

      Pour mesurer les facultés cognitives des souris je pensais, par exemple, au temps et/ou nombre d'itérations nécessaires pour déduire et mémoriser le chemin à parcourir dans un labyrinthe pour trouver de la nourriture, ou apprendre quelle manette appuyer, ou dans quelle séquence appuyer sur quelles manettes, pour avoir de la nourriture. Comparer performances de souris avec le gène humain avec souris qui ne l’ont pas.

    • Raymond Labelle - Abonné 14 décembre 2016 10 h 41

      Si les souris au gène humain de l'intelligence obtiennent la note de passage au cours de Math. 531, alors il faudra sérieusement surveiller ses fromages.