Pour savoir ce qui nous rend différents de nos plus proches parents les Néandertaliens et les Dénisoviens, l’étude des fossiles est insuffisante, car les cerveaux ne fossilisent pas.

Ces scientifiques ont décidé d’utiliser des cellules souches, afin de reconstruire des organoïdes cérébraux, « mini cerveaux » dans des boîtes de laboratoire. Leur but étant de comparer les cerveau les humains à celui d’autres primates. Mais cette comparaison n’était pas possible pour une comparaison avec des espèces éteintes telle que Néandertal

Cependant, en comparant les génomes, les auteurs ont trouvé une altération d’un gène et l’ont imitée pour concevoir des organoïdes cérébraux « néandertaliens ».

Et de façon fascinante, cette seule altération semble avoir changé le câblage du cerveau

On ne sait pas quand ce changement a eu lieu, mais il pourrait expliquer certaines de nos capacités modernes en matière de comportement social, de langage, d’adaptation, de créativité et d’utilisation de la technologie.

L’équipe a d’abord trouvé 61 gènes qui différaient entre les humains modernes et nos parents éteints. L’un de ces gènes altérés - NOVA1 - a attiré l’attention parce qu’il s’agit d’un régulateur de gène maître, influençant de nombreux autres gènes au début du développement du cerveau. Les chercheurs ont utilisé l’édition de gènes CRISPR pour concevoir des cellules souches humaines modernes avec la mutation de type Néandertal dans NOVA1. Ensuite, ils ont persuadé les cellules souches de former des cellules cérébrales et finalement des organoïdes cérébraux néandertaliens.

Les organoïdes cérébraux sont de petits amas de cellules cérébrales formés par des cellules souches, mais ce ne sont pas exactement des cerveaux, car ils manquent de connexions avec d’autres systèmes d’organes. Pourtant, les organoïdes sont des modèles utiles pour étudier la génétique, le développement de maladies et les réponses aux infections et aux médicaments. L’équipe a même réussi à obtenir des ondes oscillatoires électriques organisées similaires à celles produites par le cerveau humain.

Les organoïdes cérébraux néandertaliens étaient très différents des organoïdes cérébraux humains modernes, même à l’œil nu. Ils avaient une forme nettement différente. En regardant plus profondément, l’équipe a constaté que les organoïdes cérébraux modernes et néandertaliens diffèrent également dans la façon dont leurs cellules prolifèrent et comment leurs synapses - les connexions entre les neurones - se forment. Même les protéines impliquées dans les synapses différaient. Et les impulsions électriques affichaient une activité plus élevée à des stades précoces, mais ne se synchronisaient pas dans les réseaux des organoïdes cérébraux néandertaliens.

Il apparaît que les changements du réseau neuronal dans les organoïdes cérébraux néandertaliens sont parallèles à ceux des primates non humains nouveau-nés lorsqu’ils acquièrent de nouvelles capacités plus rapidement que les nouveau-nés humains.

Cette étude s’est concentrée sur un seul gène et souhaite étudier les 60 autres gènes de la même façon.

Référnce :

Trujillo CA et al. Reintroduction of the archaic variant of NOVA1 in cortical organoids alters neurodevelopment. Science. 2021 Feb 12;371(6530):eaax2537. DOI: 10.1126/science.aax2537