La latéralisation du cerveau provient-elle de gènes régulant le squelette des cellules ?
Publié par Adrien le 18/04/2019 à 08:00
Source: CNRS INSB
Les hémisphères gauche et droit du cerveau sont chacun responsables de fonctions particulières, comme par exemple le langage qui est localisé à gauche pour près de 90% de la population. Si cette asymétrie est connue depuis le XIXe siècle, son origine biologique reste un mystère. Une étude exploratoire, basée sur des cas très rares de dominance droite pour le langage, met en cause un groupe de gènes connus pour leur implication dans l'élaboration du "squelette (Le squelette est une charpente animale rigide servant de support pour les muscles. Il est à la base de l'evolution des vertébrés. Celui ci leur a fourni un avantage sélectif conséquent suite au besoin d'un...)" des cellules. Cette observation (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et d’étude appropriés. Le plaisir procuré explique la très grande...) singulière est publiée dans la revue Genes, Brain and Behavior.


Figure: Haut: Illustration de la dominance typique de l'hémisphère gauche pour le langage, observée par IRM fonctionnelle chez un individu (Le Wiktionnaire est un projet de dictionnaire libre et gratuit similaire à Wikipédia (tous deux sont soutenus par la fondation Wikimedia).) lors d'une tâche de production silencieuse de phrases. Bas: Idem pour un individu présentant une dominance atypique de l'hémisphère droit lors de l'exécution de la même tâche. Les zones colorées correspondent aux aires (Aires (en espagnol, les airs) est une compagnie aérienne intérieure de Colombie.) cérébrales impliquées dans la tâche. Elles sont projetées sur une reconstruction tridimensionnelle de la surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière physique, et est souvent abusivement confondu avec...) des deux hémisphères. © base de données (En informatique, une base de données (Abr. : « BD » ou « BDD ») est un lot d'informations stockées dans un dispositif informatique. Les...) BIL&GIN

La latéralisation des fonctions cérébrales est un trait fondamental de l'organisation (Une organisation est) du cerveau (Le cerveau est le principal organe du système nerveux central des animaux. Le cerveau traite les informations en provenance des sens, contrôle de nombreuses fonctions du corps, dont la...). Décider, compter, parler, écrire,... sont des activités mentales qui reposent préférentiellement sur l'un ou l'autre des hémisphères cérébraux. Si l'asymétrie (L'asymétrie est l’absence de symétrie, ou son inverse. Dans la nature, les crabes violonistes en sont des exemples spectaculaires.) des fonctions cérébrales est connue depuis les travaux de Paul Broca sur l'aphasie au XIXe siècle (Un siècle est maintenant une période de cent années. Le mot vient du latin saeculum, i, qui signifiait race, génération. Il a ensuite indiqué la durée d'une génération humaine et faisait 33 ans 4 mois (d'où peut être...), son origine biologique reste un mystère. Concernant le langage, moins de 1% des individus, quasi exclusivement des gauchers, ont une dominance de l'hémisphère droit, alors que le reste présente dans une très grande majorité une dominance cérébrale gauche. Les cas de dominance droite pour le langage, parce qu'ils sont très rares, constituent de ce fait une population de choix pour étudier les éventuelles origines génétiques de la spécialisation hémisphérique cérébrale. Dans ce but, des chercheurs de l'Université de Bordeaux (Cette page est consacrée au PRES Université de Bordeaux. Pour les pages sur les universités, voir Université Bordeaux I, Université Bordeaux II, Université Bordeaux III, Université Bordeaux IV; pour la page sur...), de l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est habituellement une institution de recherche. Par exemple, le Perimeter Institute for Theoretical Physics est un tel institut.) Max Planck de Nimègue et de l'Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission (études supérieures). Aux États-Unis,...) de Gand ont conçu une approche innovante combinant imagerie (L’imagerie consiste d'abord en la fabrication et le commerce des images physiques qui représentent des êtres ou des choses. La fabrication se faisait jadis soit à la main, soit par impression mécanique ; elle...) cérébrale et séquençage (En biochimie, le séquençage consiste à déterminer l'ordre linéaire des composants d'une macromolécule (les acides aminés d'une...) complet du génome (Le génome est l'ensemble du matériel génétique d'un individu ou d'une espèce codé dans son ADN (à l'exception de certains virus dont le génome...) chez ces personnes.

Les chercheurs ont d'abord mis au point (Graphie) une méthode statistique (Une statistique est, au premier abord, un nombre calculé à propos d'un échantillon. D'une façon générale, c'est le...) permettant d'établir la dominance pour le langage à partir de l'enregistrement par imagerie par résonance (Lorsqu'on abandonne un système stable préalablement écarté de sa position d'équilibre, il y retourne, généralement à travers des oscillations propres. Celles-ci se produisent à la fréquence propre du système....) magnétique fonctionnelle (IRMF) de l'activité (Le terme d'activité peut désigner une profession.) cérébrale de chaque hémisphère durant des tâches de production, d'écoute (Sur un voilier, une écoute est un cordage servant à régler l'angle de la voile par rapport à l'axe longitudinal du voilier et en conséquence l'angle d'incidence du vent...) et de lecture de mots ou de phrases, et ce de façon individuelle comme on peut le voir sur la figure. Ensuite, un échantillon (De manière générale, un échantillon est une petite quantité d'une matière, d'information, ou d'une solution. Le mot est utilisé dans différents domaines :) de 700 individus, dont près de 50% de gauchers, a été ainsi étudié permettant de constituer un sous-groupe de 33 personnes à dominance droite pour le langage. Enfin, le séquençage complet du génome des personnes à dominance droite pour le langage, ainsi que celui d'un groupe contrôle (Le mot contrôle peut avoir plusieurs sens. Il peut être employé comme synonyme d'examen, de vérification et de maîtrise.), a été réalisé, et des associations entre la dominance droite pour le langage et des variants rares du génome ont été recherchées.

Se basant sur le fait que l'inversion de la latéralisation du coeur ou du foie (Le foie est un organe abdominal impair et asymétrique, logé chez l'homme dans l'hypocondre droit, la loge sous-phrénique droite, la partie supérieure du creux épigastrique puis...) est dépendante de mutations monogéniques, les scientifiques ont d'abord cherché la présence de mutations au niveau d'un seul gène (Un gène est une séquence d'acide désoxyribonucléique (ADN) qui spécifie la synthèse d'une chaîne de polypeptide ou d'un acide...) dans le groupe à dominance droite pour le langage. La présence de telles mutations sur plus de 10 génomes, combinée à leur absence du groupe contrôle, composé de personnes à dominance gauche pour le langage, aurait attesté d'un lien entre une mutation monogénique et la dominance droite pour le langage, mais rien de tel n'a été trouvé.

Les chercheurs se sont alors intéressés à un indicateur plus global, le taux de mutations observées dans des ensembles de gènes potentiellement impliqués dans les processus de latéralisation comme l'asymétrie des viscères, l'établissement de l'axe gauche-droit pendant le développement embryonnaire, certains désordres de latéralisation ou encore des gènes suspectés dans de précédentes études. Parmi ces ensembles, seuls les gènes en relation avec le cytosquelette d'actine présentent un nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) de mutation significativement plus élevé dans le groupe à dominance droite pour le langage, comparé au groupe témoin à dominance gauche.

Ces résultats, issus d'une alliance inédite entre imagerie cérébrale et séquençage complet du génome, nécessitent maintenant d'être répliqués dans des échantillons plus larges. Ils laissent néanmoins entrevoir l'existence de mécanismes particuliers à la latéralisation cérébrale. Si cette nouvelle hypothèse venait à être confirmée, il resterait à comprendre comment le "squelette" d'actine, en structurant la forme des cellules, influence le développement embryonnaire du cerveau.

En savoir plus:
Genome sequencing for rightward hemispheric language dominance.
Carrion-Castillo A, Van der Haegen L, Tzourio-Mazoyer N, Kavaklioglu T, Badillo S, Chavent M, Saracco J, Brysbaert M, Fisher SE, Mazoyer B, Francks C.
Genes Brain Behav. 2019 Apr 4:e12572. doi: 10.1111/gbb.12572. [Epub ahead of print]
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