Ce que les éponges peuvent nous dire sur l’évolution du cerveau –


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  • Alors que vous lisez ces lignes, la « machine » biologique hautement sophistiquée qu’est votre cerveau est à l’œuvre. Le cerveau humain est composé d’environ 86 milliards de neurones et contrôle non seulement nos fonctions corporelles, de la vision au mouvement, mais fournit également la conscience et la compréhension.

    Malgré son importance centrale, les origines du cerveau n’ont pas encore été découvertes. Les premiers cerveaux d’animaux sont apparus il y a des centaines de millions d’années. Aujourd’hui, seules les espèces animales les plus primitives, comme les éponges aquatiques, sont dépourvues de cerveau. Paradoxalement, ces espèces pourraient détenir la clé pour percer le mystère de l’évolution initiale des neurones et du cerveau.

    Les neurones individuels dans un cerveau communiquent via des synapses. Ces connexions entre les cellules sont au cœur de la fonction cérébrale et sont régulées par un certain nombre de gènes différents. Les éponges n’ont pas ces synapses, mais leur génome code toujours de nombreux gènes synaptiques. Les scientifiques de l’EMBL ont posé la question de savoir pourquoi cela pourrait être le cas. Leurs dernières découvertes sont publiées aujourd’hui dans la revue Science.

    « Nous savons que ces gènes synaptiques sont impliqués dans la fonction neuronale chez les animaux supérieurs. Les trouver dans des espèces primitives comme les éponges soulève la question : si ces animaux n’ont pas de cerveau, quel est le rôle de ces gènes ? a expliqué Detlev Arendt, chef de groupe EMBL et scientifique principal à l’EMBL Heidelberg. “Aussi simple que cela puisse paraître, répondre à cette question était jusqu’à présent au-delà de nos capacités technologiques.”

    Pour étudier le rôle de ces gènes synaptiques chez les éponges, le laboratoire Arendt a mis en place des technologies microfluidiques et génomiques dans l’éponge d’eau douce Spongilla lacustris. À l’aide de ces techniques, les scientifiques ont capturé des cellules individuelles de plusieurs éponges à l’intérieur de gouttelettes microfluidiques, puis ont profilé l’activité génétique de chaque cellule.

    “Nous avons montré que certaines cellules des chambres digestives des éponges activent les gènes synaptiques. Ainsi, même chez un animal primitif dépourvu de synapses, les gènes synaptiques sont actifs dans des parties spécifiques de son corps”, a déclaré Jacob Musser, chercheur scientifique du groupe Arendt et responsable auteur sur l’étude.

    Les éponges utilisent leurs chambres digestives pour filtrer les aliments de l’eau et interagir avec les microbes environnementaux. Pour comprendre ce que font les cellules exprimant les gènes synaptiques, le groupe Arendt s’est associé à six équipes de l’EMBL ainsi qu’à des collaborateurs en Europe et dans le monde. En collaboration avec la plate-forme de microscopie électronique de l’EMBL, l’équipe de Yannick Schwab et le groupe de Thomas Schneider qui exploitent des lignes de lumière synchrotron à l’EMBL de Hambourg, les chercheurs ont développé une nouvelle approche d’imagerie corrélative. “En combinant la microscopie électronique avec l’imagerie aux rayons X sur une ligne de faisceau synchrotron, nous avons pu visualiser le comportement étonnant de ces cellules”, a expliqué le Dr Schwab.

    Les scientifiques ont capturé des instantanés en trois dimensions de cellules rampant dans la chambre digestive pour éliminer les envahisseurs bactériens et envoyer de longs bras qui enveloppent l’appareil d’alimentation de cellules digestives spécifiques. Ce comportement crée une interface pour une communication cellule-cellule ciblée, comme cela se produit également à travers les synapses entre les cellules neuronales de notre cerveau.

    “Nos résultats indiquent que les cellules régulant l’alimentation et contrôlant l’environnement microbien en tant que précurseurs évolutifs possibles pour les premiers cerveaux animaux”, a déclaré le Dr Musser. « Vraiment matière à réflexion ! »

    Source de l’histoire :

    Matériaux fourni par Laboratoire Européen de Biologie Moléculaire. Remarque : Le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.

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    Houssen Moshinaly

    Rédacteur web depuis 2009 et webmestre depuis 2011.

    Je m'intéresse à tous les sujets comme la politique, la culture, la géopolitique, l'économie ou la technologie. Toute information permettant d'éclairer mon esprit et donc, le vôtre, dans un monde obscur et à la dérive.

    Je suis l'auteur de plusieurs livre

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