Sciences & Techniques: Comment notre cerveau s'est-il formé ?

« années 1970, par Henri Laborit.

Mac Lean divise le cerveau humain en trois étages, représentant chacun l'héritage d'une étapeévolutive. Le cerveau " reptilien " (le tronc cérébral, les ganglions de la base, le bulbe olfactif, et un " paléocortex "exclusivement olfactif) constitue pour Mac Lean l'étage le plus primitif.

Le type moderne en est le cerveaudu lézard.

C'est l'organe de la survie élémentaire, qui régit les comportements sexuels, la conquête duterritoire, la chasse et la recherche de la nourriture, les rapports de soumission ou encore de séduction.

Lecerveau " paléo-mammalien " (lobe limbique, hippocampe), serait apparu chez les premiers mammifères,au début du jurassique.

Il correspondrait au cerveau émotionnel, celui des affects, associé à l'élevage desjeunes.

Le troisième ensemble, enfin, le cerveau " néo-mammalien ", est constitué par le cortex cérébral typique des mammifères supérieurs, ou " néocortex ".

C'est l'organe de la vie intellectuelle. Même si elle a la vie dure, cette conception est aujourd'hui très critiquée.

Tout d'abord, l'idée d'une superposition hiérarchique dedifférents étages au cours de l' évolution ne cadre plus avec les recherches actuelles sur la biologie du développement embryonnaire. C'est un plan commun de construction valable pour toutes les espèces animales qui prime.

Dans les premiers stades de la formationde l' embryon , rien ne ressemble plus au cerveau d'une tortue que celui d'une grenouille, d'un poulet, d'une souris ou d'un homme.

" Les vertébrés partagent un même plan d'organisation du cerveau, conservé depuis les poissons sans mâchoires, durant les quelque 500millions d'années de leur histoire évolutive ", explique Stéphane Hergueta, chercheur au Muséum national d'histoire naturelle. Tous les cerveaux des Vertébrés tétrapodes se construisent à partir de cinq vésicules semblables, de l'arrière vers l'avant :myélencéphale, métencéphale, mésencéphale, diencéphale, télencéphale.

On a longtemps expliqué ce phénomène par la théorie "récapitulative " de Haeckle : le développement embryonnaire (ontogénèse) récapitule l'histoire évolutive (phylogénèse).

Ce qui était enaccord avec le concept de paliers successifs dans la construction du cerveau.

Aujourd'hui, en analysant plus finement les processusde développement au niveau moléculaire et génétique, les embryologistes s'écartent de cette idée.

" On ne dit plus que l'ontogénèse résume la phylogénèse, mais on insiste sur la diversité à partir d'un plan commun.

Toutes les potentialités sont présentes au départ,certaines disparaissent ensuite ", précise Marion Wassef, chercheuse au laboratoire Développement et évolution du système nerveux , à l'École normale supérieure. Le point d'orgue des débats concerne aujourd'hui le cortex cérébral.

Certes, l'écorce cérébrale telle qu'on la voit chez des mammifèresactuels (le " néocortex "), est spécifique de cette lignée.

Mais tous les vertébrés, depuis les poissons primitifs, possèdent un rudimentde cortex : une structure située elle aussi dans la partie avant du cerveau (télencéphale), et qui joue un rôle analogue, au moins pource qui concerne les différents sens : vision, audition, toucher, gustation.

L'origine du néocortex des mammifères – maintenant appeléisocortex pour ne pas faire référence à la théorie des paliers – fait ainsi l'objet de discussions.

Pour la majorité des chercheurs, c'estune région voisine, mais pas homologue, de la zone du télencéphale des oiseaux qui traite les informations sensorielles.

Certains, enrevanche, soutiennent que les deux structures ont une origine commune. une théorie critiquée La théorie d'un cerveau " triune " est en outre critiquée par la neuropsychologie.

Des expériences faites chez le chat, le singe oul'Homme, montrent clairement que le système nerveux n'est pas une simple superposition de structures plus ou moins primitives,responsable chacune de comportements définis.

Avec l'évolution du cerveau, certaines compétences sont prises en charge par desstructures de hiérarchie plus élevée.

Ainsi, chez le chat, la localisation des objets dans l'espace, de même que le contrôle du coup depatte, pour les attraper sont assurées par une région du tronc cérébral, le colliculus supérieur.

Chez le singe, et surtout chezl'Homme, c'est le cortex qui a pris le relais.

" L'histoire du cerveau n'est pas linéaire.

Le schéma selon lequel l'évolution a empilé des morceaux de cerveau est faux.

Des connexions nouvelles se sont établies, des fonctions se sont déplacées ", résume Marc Jeannerod, directeur de l'Institut des sciences cognitives au CNRS. Le cortex cérébral de l'Homme, siège des fonctions cognitives les plus élaborées comme le langage , est-il si différent de celui d'un chat ou d'un singe? Si l'on considère sa structure fine, la réponse est négative.

L'Homme, comme tous les mammifères, à quelquesexceptions près (cétacés, hérisson), possède un cortex formé de six couches distinctes, repérables par l'agencement des cellulesnerveuses.

son épaisseur est étonnamment constante, un à trois millimètres selon les espèces de mammifères.

Le module de basedu cortex est identique chez l'Homme ou le rat; l'augmentation de surface joue essentiellement sur le nombre total de neurones, et enconséquence, sur la complexité des connexions. Le plan de fonctionnement du cortex apparaît lui aussi assez conservé.

De vieilles théories supposaient que les premiers mammifèresavaient une écorce cérébrale diffuse, sans régions spécialisées.

En fait, même chez les mammifères supposés les plus primitifs, onretrouve une division du travail au sein du cortex.

On y distingue déjà une région visuelle qui reçoit et traite les informations issues dela rétine, une autre spécialisée dans le sens tactile, une autre dans l'audition… L' évolution des mammifères s'est en revanche accompagnée d'une augmentation du nombre de divisions ou d'" aires " fonctionnelles, spécialisées dans la vision, la motricité, etc.Ainsi, chez le singe macaque comme chez l'Homme, on retrouve des zones spécialisées dans le traitement de la couleur, l'analysedes objets en mouvement, ou une aire motrice spécialisée dans la planification des mouvements et la fabrication des séquences degestes par exemple.

Au total, on estime que le cortex du hérisson contient une dizaine d'aires; celui d'un chat une vingtaine, celui d'un. »