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Cultiver le cerveau de Néandertal en laboratoire

LES SCIENCESLA BIOLOGIECultiver le cerveau de Néandertal en laboratoire

L'étude du cerveau de Néandertal peut révéler des modifications génétiques qui ont provoqué l'extinction des Néandertaliens tout en faisant de nous des humains en tant qu'espèce unique ayant survécu longtemps.

Néandertaliens étaient une espèce humaine (appelée Neanderthal neanderthalensis) qui a évolué en Asie et en Europe et a coexisté pour une partie avec les êtres humains actuels (Homo Sapiens) qui ont évolué en Afrique. Ces rencontres avaient conduit l'homme à hériter de 2% de Néandertal L'ADN et ainsi ils sont les parents antiques les plus proches aux humains modernes. On sait que les Néandertaliens ont existé il y a environ 130000 40,000 et XNUMX XNUMX ans. Les Néandertaliens, communément appelés « hommes des cavernes », avaient un crâne long et bas distinctif, un nez large, pas de menton proéminent, de grandes dents et un corps musclé court mais fort. Leurs caractéristiques distinctives sont révélatrices de la recherche d'un moyen pour le corps de conserver la chaleur dans les environnements froids et difficiles dans lesquels ils vivaient. Malgré leurs conditions de vie primitives, ils étaient des humains très brillants, talentueux et sociaux avec une taille de cerveau plus grande que les humains modernes d'aujourd'hui. Ils étaient d'excellents chasseurs possédant des compétences, de la force, du courage et des compétences en communication. Même s'ils vivaient dans des environnements difficiles, ils étaient extrêmement ingénieux. En fait, on pense qu'il pourrait y avoir eu un écart très étroit entre les Néandertaliens et nous, les humains en termes de comportement et d'instincts. Les archives fossiles montrent qu'ils étaient carnivores (bien qu'ils mangeaient aussi des champignons), chasseurs et charognards. On ne sait toujours pas s'ils avaient leur propre langue, mais des dynamiques complexes dans leur vie suggèrent qu'ils communiquaient entre eux en utilisant une langue.

Les Néandertaliens sont maintenant éteints depuis 40,000 350,000 ans, cependant, c'est toujours un mystère de savoir comment une espèce qui a survécu pendant plus de XNUMX XNUMX ans pourrait être menacée d'extinction. Certains scientifiques ont formulé que les humains modernes sont responsables de l'extinction des Néandertaliens, car ils n'ont peut-être pas été capables de survivre avec la concurrence des ressources posée par les premiers ancêtres des humains modernes. Cela a dû également être aggravé par le changement rapide des conditions climatiques. Les Néandertaliens n'ont pas tous disparu rapidement mais ont été remplacés par l'Homme moderne au fur et à mesure des populations locales. Les Néandertaliens sont la partie la plus intéressante de l'évolution humaine qui a intrigué les scientifiques principalement en raison de la proximité des Néandertaliens avec les humains d'aujourd'hui. Et pour soutenir cette recherche, de nombreux objets et fossiles, voire des squelettes complets ont été découverts qui témoignent d'un aperçu de la vie des Néandertaliens.

Cultiver un cerveau de Néandertal en laboratoire

Des chercheurs de l'Université de Californie à San Diego font pousser des cerveaux miniatures de Néandertal (ressemblant à un cortex qui est la couche externe du cerveau) de la taille d'un « pois » dans des boîtes de Pétri en laboratoire. Chacun de ces « pois » porte le Gène NOVA1 des ancêtres et compte environ 400,000 2 cellules. Le but de la croissance et de l'analyse de ces « minicerveaux » de Néandertaliens est de faire la lumière sur de petits morceaux de neurones qui peuvent nous dire pourquoi cette espèce qui a survécu longtemps s'est éteinte et quelle était la raison pour laquelle les humains modernes ont plutôt conquis la planète Terre. Il est important de comprendre cela car certains humains modernes partagent XNUMX% d'ADN avec les Néandertaliens par le biais de la reproduction et à un moment donné, nous avons coexisté avec eux. La comparaison des différences génétiques dans le cerveau peut éclairer au maximum leur disparition et l'augmentation rapide de l'homo sapiens.

Pour initier la croissance du minicerveau, les chercheurs ont utilisé la technologie des cellules souches dans laquelle les cellules souches commencent à devenir un organoïde cérébral (un petit organe) sur une période de plusieurs mois. À leur taille adulte, ces organoïdes mesurent 0.2 pouces et sont visibles à l'œil nu. Cependant, leur croissance est restrictive car, dans les circonstances du laboratoire, ils ne reçoivent pas l'approvisionnement en sang nécessaire à leur croissance complète. Ainsi, les cellules du minicerveau ont reçu les nutriments nécessaires à la croissance par le processus de diffusion. Il serait peut-être possible de les développer davantage en y inculquant peut-être des vaisseaux sanguins artificiels imprimés en 3D pour permettre le développement, ce que les chercheurs aimeraient tenter.

Premier pas vers la comparaison du cerveau de Néandertal avec le nôtre

Les cerveaux de Néandertal sont des structures tubulaires plus allongées que les cerveaux arrondis humains. Dans ce travail exceptionnel, les chercheurs ont comparé des génomes entièrement séquencés disponibles de Néandertaliens avec des humains modernes. Le génome de Néandertal a été séquencé après l'avoir récupéré dans les os des fossiles découverts. Un total de 200 gènes ont montré des différences substantielles et à partir de cette liste, les chercheurs se sont concentrés sur NOUVELLE1 – maître régulateur de l'expression des gènes. Ce gène est le même chez les humains et les Néandertaliens avec juste une légère différence (une seule paire de bases d'ADN). Le gène est considéré comme ayant une expression élevée dans le développement neurologique et a été lié à plusieurs affections neurales comme l'autisme. En y regardant de plus près, les minicerveaux néandertaliens avaient très peu de connexions entre les neurones (appelées synapses) que d'habitude et avaient également différents réseaux neuronaux apparaissant un peu comme un cerveau humain souffrant d'autisme prédit par les chercheurs. Il est fort possible que les humains aient des réseaux de neurones plus avancés et sophistiqués que les Néandertaliens, ce qui nous a permis de survivre sur eux.

Cette recherche est à un stade très précoce pour arriver à une conclusion, principalement en raison de la nature des expériences contrôlées. La plus grande limitation de cette étude est que de tels minicerveaux ne sont pas des « esprits conscients » ou un « cerveau complet » et ne peuvent pas vraiment fournir une image complète du fonctionnement du cerveau d'un adulte. Cependant, si différentes régions sont cultivées avec succès, elles peuvent être combinées pour acquérir une meilleure compréhension de «l'esprit» de Néandertal. Les chercheurs aimeraient certainement explorer davantage la capacité du cerveau des Néandertaliens à apprendre des choses et ainsi ils essaieraient de mettre ces minicerveaux dans le robot et de comprendre les signaux.

***

{Vous pouvez lire le document de recherche original en cliquant sur le lien DOI ci-dessous dans la liste des sources citées}

Sources)

Cohen J 2018. Les organoïdes du cerveau de Néandertal prennent vie. Les sciences. 360 (6395).
https://doi.org/10.1126/science.360.6395.1284

Équipe SCIEU
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