De nouvelles recherches montrent que le développement du cerveau chez les humains et les autres primates est étroitement lié au développement du squelette, une découverte qui ouvre de nouvelles voies pour étudier l’évolution et le développement du cerveau humain.
« Nous savons qu’un facteur majeur du changement évolutif est la régulation des différences subtiles de croissance et de développement », a déclaré Jay Stock, professeur d’anthropologie biologique à Western et membre de l’équipe de chercheurs qui a fait cette découverte.
Les humains modernes se développent beaucoup plus lentement que les autres espèces, mais ce taux de croissance permet la croissance du cerveau et le développement de plus de connexions neuronales qui définissent les humains, comme l’apprentissage des langues et le comportement social, et la construction de réseaux sociaux.
L’équipe a comparé le développement osseux chez l’homme, deux espèces de singes (gorille et chimpanzé) et une espèce de singe (macaque japonais), afin de déterminer les schémas de causalité entre le développement neural et le développement du squelette. Leurs recherches ont récemment été publiées dans PNAS.
« Nous étudions l’os trabéculaire, l’os spongieux que l’on trouve principalement aux extrémités des os longs, depuis de nombreuses années », a déclaré Stock. « La densité, le volume et l’orientation de l’os trabéculaire sont connus pour être liés aux modèles d’activité dans la vie, mais nous n’en savons pas trop sur son développement. »
Jaap Saers, auteur principal de l’étude et chercheur à l’Université de Cambridge et au Naturalis Biodiversity Center aux Pays-Bas, s’est dit surpris de voir que les changements de la structure osseuse liés à l’âge ne suivaient pas les changements de taille corporelle, mais correspondaient plutôt à maturation cérébrale.
« Cette connexion semblait arbitraire au début, mais nous avons rapidement réalisé que le cerveau contrôle bien sûr le mouvement du reste du corps », a déclaré Saers. « Ces mouvements soumettent les os à différentes forces auxquelles ils s’adaptent en ajoutant plus d’os. Cela fournit un mécanisme causal liant le développement du cerveau au développement de la locomotion, et, à son tour, au développement du squelette. »
Sur la base de cette nouvelle compréhension, les scientifiques peuvent interpréter les aspects du développement neuronal à partir de parties du squelette autres que le crâne. Ils peuvent également en apprendre davantage sur les parties du corps, comme le système nerveux, qui ne se fossilisent pas.
« Les chercheurs ont eu du mal à étudier le développement neuronal à partir des archives fossiles », a déclaré Stock. « Pour comprendre la croissance du cerveau, nous devions trouver des crânes fossilisés relativement complets, et idéalement des crânes qui n’ont pas terminé leur croissance. »
« Les liens étroits entre le développement du cerveau, la locomotion et le développement des os offrent de nouvelles façons passionnantes de comprendre l’évolution de certaines caractéristiques humaines clés », a déclaré Saers.
L’examen de la croissance et du développement des os dans les fossiles de parents humains permettra aux scientifiques de déterminer l’âge auquel leurs nourrissons étaient capables de se déplacer par eux-mêmes, et à quelle vitesse leur cerveau et leurs capacités locomotrices se sont développés. Ils peuvent également déterminer si nos cousins fossiles utilisaient leurs membres supérieurs pour grimper aux arbres ou étaient plus en permanence attachés au sol à différents stades de leur développement.
« Cela ouvre des possibilités complètement nouvelles pour étudier l’histoire évolutive de notre espèce », a déclaré Saers.
Plus d’information:
Jaap PP Saers et al, L’ontogenèse osseuse trabéculaire suit le développement neural et l’histoire de la vie chez les humains et les primates non humains, Actes de l’Académie nationale des sciences (2022). DOI : 10.1073/pnas.2208772119