Le cerveau humain ne serait pas l’organe unique que les scientifiques imaginaient jusqu’ici. Une nouvelle étude menée par des chercheurs de l’université Stanford, aux Etats-Unis, montre qu’il pourrait être issu de deux lignées cellulaires distinctes, apparues très tôt au cours du développement. Cette découverte pourrait avoir des implications médicales importantes, notamment pour la compréhension de maladies neurodégénératives qui touchent les neurones moteurs du cerveau postérieur.
Pendant des décennies, les scientifiques ont considéré que le cerveau était construit à partir d’un seul type de cellule progénitrice, apparu aux premiers stades du développement embryonnaire. Selon ce postulat, toutes les régions cérébrales ont une origine commune avant de se différencier progressivement pour former le cerveau antérieur, le cerveau moyen et le cerveau postérieur.
Un cerveau humain « composite »
Cette conception est aujourd’hui remise en question par de nouvelles recherches menées par des chercheurs de l’université Stanford, en Californie (Etats-Unis). Publiés le 18 septembre 2026 dans la revue Nature Neuroscience, ces travaux montrent que deux groupes de cellules distinctes apparaissent très tôt au cours du développement embryonnaire et donnent naissance à des régions différentes du cerveau.
« Pour la première fois, nous avons montré que l’avant du cerveau provient d’une cellule totalement différente de celle de l’arrière du cerveau », explique Kyle Loh, l’un des principaux auteurs de l’étude. Ses collègues et lui avancent l’hypothèse d’un cerveau « composite », formé à partir de deux systèmes nerveux anciens qui se seraient assemblés au cours de l’évolution.
Une population de cellules est essentielle à la structuration du système nerveux central
Pour parvenir à cette conclusion, l’équipe de Stanford a étudié les premiers stades du développement embryonnaire chez la souris, notamment au moment de la gastrulation, une étape clé durant laquelle les différentes lignées cellulaires commencent à se spécialiser. Les chercheurs ont identifié deux populations de cellules progénitrices qui ne se mélangent jamais.
La première population est associée au gène Otx2, qui code un facteur de transcription essentiel au développement embryonnaire et à la structuration du système nerveux central. Elle donne naissance au cerveau antérieur et au cerveau moyen, des régions notamment impliquées dans les fonctions cognitives telles que la conscience, le langage et le raisonnement.
L’autre population de cellules joue un rôle essentiel dans les fonctions automatiques de l’organisme
Le second groupe de cellules progénitrices est associé au gène Gbx2, un gène codant pour un facteur de transcription à homéodomaine essentiel au développement embryonnaire et à la structuration du système nerveux. Cette région, qui forme le cerveau postérieur joue un rôle essentiel dans les fonctions automatiques de l’organisme. Elle participe notamment au contrôle de la respiration et du rythme cardiaque, ainsi qu’au fonctionnement des muscles du visage, de la langue et de la gorge, qui interviennent dans la parole et la déglutition.
Cette configuration du cerveau humain se retrouve au niveau d’autres organes
Les chercheurs ont confirmé leurs observations par l’analyse de la chromatine, le matériau qui organise l’ADN et contrôle l’accès aux gènes. Ils ont constaté que les deux lignées cellulaires présentent des programmes génétiques différents, avec leurs propres ensembles de gènes activés ou désactivés. Pour eux, cette séparation très précoce constitue un argument en faveur de l’hypothèse selon laquelle le cerveau serait issu de deux systèmes distincts.
Cette caractéristique a déjà été repérée au niveau d’autres organes. Elle rappelle en particulier l’organisation du cœur, qui se développe lui aussi à partir de deux champs cellulaires distincts se rejoignant ensuite pour former un organe fonctionnel unique. Le cerveau pourrait ainsi être le résultat d’un processus similaire, avec deux populations de cellules ayant évolué séparément avant de constituer l’architecture cérébrale actuelle.
Vers une évolution de la culture de neurones en laboratoire
Mais cette découverte ne se limite pas à la seule question de l’évolution. En effet, elle pourrait également expliquer certaines difficultés rencontrées depuis des décennies par les chercheurs qui tentent de cultiver des neurones en laboratoire. Jusqu’à présent, les protocoles partaient de l’idée que les différentes populations de neurones provenaient d’un même programme biologique et pouvaient donc être obtenues en transformant des cellules issues des régions antérieure et moyenne du cerveau.
Or, les travaux de Stanford suggèrent que les cellules du cerveau postérieur suivent dès le départ un programme génétique différent. Les méthodes de culture utilisées auparavant ne tenaient pas compte de cette distinction. La compréhension de cette réalité a permis aux chercheurs de franchir une étape importante. Ils ont pu produire, à partir de cellules souches pluripotentes humaines, des motoneurones correspondant à ceux du cerveau postérieur.
De nouvelles pistes thérapeutiques pour soigner des pathologies du cerveau humain
Ces cellules cultivées en laboratoire présentent les caractéristiques attendues de véritables neurones du cerveau postérieur. Elles possèdent notamment une activité électrique et produisent des protéines permettant d’identifier les régions impliquées dans le contrôle des muscles du visage et de la déglutition. Cette avancée ouvre des perspectives dans l’étude de maladies neurodégénératives comme la sclérose latérale amyotrophique, ou SLA, et l’amyotrophie spinale.
Dans ces deux pathologies affectant les neurones moteurs, les cellules du cerveau cessent progressivement de fonctionner, ce qui empêche le cerveau de transmettre correctement ses commandes aux muscles. À mesure qu’elles évoluent, les muscles s’affaiblissent et peuvent finir par compromettre des fonctions essentielles comme la déglutition et la respiration. La culture des neurones concernés en laboratoire permettrait aux scientifiques d’observer directement leur fonctionnement et les mécanismes de leur dégénérescence. Ces modèles pourraient également servir à tester différentes molécules et à explorer de nouvelles pistes thérapeutiques.
