Le développement du cerveau diffère entre les Néandertaliens et les humains modernes

Gauche : Vue microscopique des chromosomes (en cyan) d’une cellule souche neurale humaine moderne du néocortex pendant la division cellulaire. Côté droit : même type d’image, mais d’une cellule où trois acides aminés des deux protéines KIF18a et KNL1, impliquées dans la ségrégation des chromosomes, ont été changés de l’homme moderne aux variants néandertaliens. Ces cellules “néandertalisées” présentent deux fois plus d’erreurs de ségrégation chromosomique (flèche rouge). Crédit : Felipe Mora-Bermúdez/MPI-CBG

Les Néandertaliens sont les parents les plus proches des humains modernes. Les comparaisons avec ceux-ci peuvent donc fournir des informations fascinantes sur ce qui rend les êtres humains d’aujourd’hui uniques, par exemple en ce qui concerne le développement du cerveau. Le néocortex, la plus grande partie de la couche externe du cerveau, est unique aux mammifères et crucial pour de nombreuses capacités cognitives. Il s’est considérablement développé au cours de l’évolution humaine chez des espèces qui étaient les ancêtres des Néandertaliens et des humains modernes, donnant aux Néandertaliens et aux humains modernes des cerveaux de taille similaire. Cependant, on ne sait presque rien sur la façon dont les cerveaux humains et néandertaliens modernes ont pu différer l’un de l’autre dans leur développement et leur fonctionnement.

Des chercheurs du Max Planck Institute for Molecular Cell Biology and Genetics (MPI-CBG) à Dresde et du Max Planck Institute for Evolutionary Anthropology (MPI-EVA) à Leipzig viennent de découvrir que les cellules souches neurales – les cellules à partir desquelles les neurones en développement néocortex dérivent – passent plus de temps à préparer leurs chromosomes pour la division chez les humains modernes que chez les Néandertaliens. Cela entraîne moins d’erreurs lorsque les chromosomes sont distribués aux cellules filles chez l’homme moderne que chez les Néandertaliens ou les chimpanzés, et peut affecter le développement et le fonctionnement du cerveau. Cette étude montre des différences cellulaires dans le développement du cerveau entre les humains modernes et les Néandertaliens.

Après que les ancêtres des humains modernes se sont séparés de ceux des Néandertaliens et des Dénisoviens, leurs parents asiatiques, une centaine d’acides aminés, les éléments constitutifs des protéines dans les cellules et les tissus, se sont transformés en humains modernes et se sont propagés à presque tous les humains modernes. La signification biologique de ces changements est largement inconnue. Cependant, six de ces changements d’acides aminés se sont produits dans trois protéines qui jouent un rôle clé dans la distribution des chromosomes, les porteurs de l’information génétique, aux deux cellules filles lors de la division cellulaire.

Les effets des variantes humaines modernes sur le développement du cerveau

Pour étudier l’importance de ces six changements dans le développement du néocortex, les scientifiques ont d’abord introduit les variantes humaines modernes chez la souris. Les souris sont identiques aux Néandertaliens à ces six positions d’acides aminés, de sorte que ces changements en ont fait un modèle pour l’évolution du cerveau humain moderne. Felipe Mora-Bermúdez, l’auteur principal de l’étude, décrit la découverte : “Nous avons découvert que trois acides aminés humains modernes dans deux des protéines provoquent une métaphase plus longue, une phase dans laquelle les chromosomes sont préparés pour la division cellulaire, ce qui entraîne moins d’erreurs. lorsque les chromosomes sont distribués aux cellules filles des cellules souches neurales, tout comme chez l’homme moderne.” Pour vérifier si l’ensemble d’acides aminés de Néandertal a l’effet inverse, les chercheurs ont ensuite introduit les acides aminés ancestraux dans les organoïdes du cerveau humain – des structures miniatures ressemblant à des organes qui peuvent être cultivées à partir de cellules souches humaines dans des boîtes de culture cellulaire en laboratoire et imiter les aspects du développement précoce du cerveau humain. “Dans ce cas, la métaphase est devenue plus courte et nous avons trouvé plus d’erreurs de distribution chromosomique.” Selon Mora-Bermúdez, cela montre que ces trois changements d’acides aminés humains modernes dans les protéines connues sous le nom de KIF18a et KNL1 sont responsables du moins grand nombre d’erreurs de division chromosomique observées chez l’homme moderne par rapport aux modèles de Néandertal et aux chimpanzés. Il ajoute que “avoir des erreurs dans le nombre de chromosomes n’est généralement pas une bonne idée pour les cellules, comme on le voit dans des conditions telles que les trisomies et le cancer”.

“Notre étude implique que certains aspects de l’évolution et de la fonction du cerveau humain moderne peuvent être indépendants de la taille du cerveau, car les Néandertaliens et les humains modernes ont des cerveaux de taille similaire. Les résultats suggèrent également que la fonction cérébrale chez les Néandertaliens pourrait être plus affectée par les erreurs chromosomiques. ” que celle des humains modernes”, a déclaré Wieland Huttner, qui a co-supervisé l’étude. Svante Pääbo, qui a également co-supervisé l’étude, ajoute que “de futures études sont nécessaires pour examiner si le taux d’erreur réduit affecte les traits humains modernes liés au fonctionnement du cerveau”.


Des scientifiques découvrent une nouvelle caractéristique qui distingue les humains modernes des Néandertaliens


Plus d’information:
Felipe Mora-Bermúdez et al, Métaphase plus longue et moins d’erreurs de ségrégation chromosomique chez l’homme moderne que dans le développement du cerveau de Néandertal, Progrès scientifique (2022). DOI : 10.1126/sciaadv.abn7702. www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abn7702

Fourni par la société Max Planck

Devis: Prendre son temps fait la différence : le développement du cerveau diffère entre les Néandertaliens et les humains modernes (2022, 29 juillet) Extrait le 30 juillet 2022 de https://phys.org/news/2022-07-difference-brain-differs-neanderthals- .html moderne

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