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Plusieurs des sections du génome humain qui évoluent le plus rapidement sont impliquées dans le développement du cerveau. Ces segments d’ADN à évolution rapide pourraient avoir joué un rôle-clé dans l’évolution du cerveau humain et de nos capacités cognitives.

Des HARs et le cerveau

Chris Walsh, de l’hôpital pour enfants de Boston, et ses collègues ont étudié des sections du génome humain appelées « régions humaines accélérées » (HAR). Ces portions d’ADN sont pratiquement identiques chez de nombreux autres mammifères, ce qui suggère qu’elles ont des fonctions importantes, mais elles diffèrent chez l’homme, ce qui implique que notre évolution les a modifiées.

Des études antérieures ont identifié 3171 HARs possibles, mais Walsh dit qu’il est peu probable qu’ils soient tous importants. « Il est probable que des centaines d’entre eux le soient, mais probablement pas des milliers », dit-il. Son équipe a entrepris d’identifier les HAR qui ont joué un rôle important dans l’évolution de notre cerveau.

Les chercheurs ont placé des copies de chaque HAR, ainsi que de leurs équivalents chimpanzés, dans des cellules cérébrales en développement provenant de souris et d’humains. Dans chaque lignée cellulaire, ils ont suivi l’expression de chaque gène du génome. Ils ont ainsi pu déterminer si chaque HAR renforçait l’activité des gènes, par rapport à la séquence équivalente provenant d’un chimpanzé.

L’équipe a identifié 210 HARs 

Grâce à cette méthode et à d’autres, l’équipe a identifié 210 HARs qui augmentaient de manière significative l’activité des gènes dans les cellules neurales. Ces HARs affectent probablement le développement du cerveau humain.

Les chercheurs se sont ensuite concentrés sur un gène appelé PPP1R17, qui est exprimé dans certaines des cellules du cerveau en développement et régulé par plusieurs HARs, et qui se comporte donc différemment chez l’homme et chez les autres mammifères. Ils ont comparé l’expression de PPP1R17 dans le cerveau en développement de souris, des furets, des macaques rhésus et des humains. Chez les macaques et les humains, ce gène était exprimé dans le cortex cérébral, mais pas chez les souris et les furets.

« Cela montre à quel point ces amplificateurs sont dynamiques au cours de l’évolution », déclare Walsh.

On ne sait pas exactement pourquoi PPP1R17 a été activé différemment chez l’homme, mais cela pourrait être lié à la taille inhabituelle de notre cerveau. Les gros cerveaux ont besoin de beaucoup de cellules, chacune d’entre elles étant susceptible de contenir des mutations nuisibles qui doivent être réparées. Ces réparations prennent du temps, et l’on sait que PPP1R17 fait en sorte que les cellules prennent plus de temps pour se développer et se diviser.

Cette recherche a été publiée dans Neuron.

Source : New Scientist
Crédit photo : StockPhotoSecrets

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