Des organoïdes qui imitent le cerveau de Néandertal

1À quoi ressemblait le cerveau de l’homme de Néandertal, le plus proche cousin disparu d’Homo sapiens ? Difficile à dire, puisque cet organe ne se fossilise pas. Impossible d’en savoir plus sur son organisation interne et ses connexions à partir des fossiles seuls. Pour surmonter cette impasse, Alysson Muotri, de l’université de Californie à San Diego, et ses collègues ont choisi une approche audacieuse. En se servant de cellules souches d’humain moderne et d’un gène néandertalien, ils ont cultivé en laboratoire des organoïdes cérébraux, sortes de « mini-cerveaux partiellement néandertalisés », qui donnent un aperçu de la configuration de la machine à penser de notre cousin éteint.

2En 2009, le génome d’Homo neanderthalensis était pour la première fois entièrement séquencé par les généticiens. Une fois ce code biologique fondamental reconstitué, il devenait possible de le comparer au nôtre. Dans son étude, l’équipe d’Alysson Muotri s’est particulièrement intéressée à un gène, NOVA1, qui joue un rôle important dans les premiers stades du développement cérébral en influant sur de nombreux autres gènes et dont l’implication a été identifiée dans l’apparition de l’autisme et de la schizophrénie. Étonnamment, ce gène ne diffère, entre les versions néandertalienne et moderne, que d’une seule paire de bases.

3Les chercheurs se sont servis de CRISPR, technique d’édition génétique récente, afin d’introduire la version néandertalienne de NOVA1 dans des cellules souches humaines, puis ils ont cultivé ces dernières afin de produire des organoïdes cérébraux. Ces structures cellulaires en trois dimensions reproduisent à échelle réduite et de façon simplifiée l’anatomie de l’organe qu’ils imitent.

4Forts d’environ une centaine de milliers de neurones, ils sont donc bien loin de la centaine de milliards qui composent réellement le cerveau humain. Ils n’ont ni la complexité ni la véritable structure d’un encéphale, avec ses connexions finales, mais ils permettent d’observer les premières phases de développement de cet organe, ainsi que les maladies qui peuvent le perturber. Du reste, selon Alexandra Gros, chercheuse au CNRS et à l’université de Bordeaux, « si le gène inséré dans les cellules provient de Néandertal, l’environnement génétique dans les organoïdes reste celui d’Homo sapiens. Les interactions des gènes ne sont donc pas du tout les mêmes que si nous avions des organoïdes pleinement néandertaliens. »

5Malgré cette importante nuance, dès le premier coup d’œil, les scientifiques ont remarqué que les organoïdes cérébraux influencés par le gène néandertalien ne ressemblaient pas à ceux d’Homo sapiens. Leurs cellules proliféraient différemment et les connexions entre leurs neurones – les synapses – ne se formaient pas de la même façon. Ces changements dans la forme et l’organisation du réseau neuronal laissent entendre que la mutation qui sépare les versions « archaïque » et moderne de NOVA1 a eu des conséquences fonctionnelles pour notre espèce ; en particulier, pensent les chercheurs, dans le développement de certaines capacités comportementales et sociales propres à Homo sapiens.