Figure 1. À gauche : tomodensitométrie (CT) d’un fossile de Neandertal (La Ferrassie 1). Droite : Tomodensitométrie… d’un humain moderne ; le crâne a été virtuellement ouvert pour révéler l’intérieur de la boîte crânienne. Dans une étude publiée dans Current Biology Gunz, Tilot et ses collègues combinent la paléoanthropologie, la génomique archaïque, la neuroimagerie et l’expression génétique pour étudier les fondements biologiques de la forme endocrânienne caractéristique de l’homme moderne. Ils trouvent des allèles introgressés de Neandertal qui s’associent à une globularité endocrânienne réduite et affectent l’expression de gènes liés à la neurogenèse et à la myélinisation.
Compilé par Simon E. Fisher et Philipp Gunz
Il est très facile pour nous de repérer les différences entre nos semblables – couleur de la peau, couleur et texture des cheveux, forme du corps, traits du visage, et ainsi de suite – mais moins facile pour nous de voir facilement les traits qui nous unissent par rapport à tous les autres groupes humains et hominiens du passé. L’une de ces caractéristiques est la forme inhabituelle de notre crâne. Le crâne des humains modernes est de forme globulaire, plutôt qu’allongée. Cette forme n’est pas apparue immédiatement dans notre espèce ; nous savons que des fossiles d’humains modernes datant de 300 000 ans et provenant du Maroc ont un crâne allongé, comme les espèces humaines plus anciennes. Il a fallu du temps pour obtenir notre forme de tête distinctive, mais pourquoi ?
Nous ne le savons tout simplement pas. Il ne s’agit probablement pas simplement du fait qu’ils étaient plus grands que les autres hominines ; les Néandertaliens ont, en moyenne, des capacités crâniennes un peu plus grandes que les nôtres. Il est tentant de spéculer que la forme globulaire de notre crâne a un rapport avec des capacités cognitives uniquement humaines, mais ce serait une spéculation bien au-delà de ce que les données soutiennent actuellement.
Cependant, nous pourrions commencer à aborder cette question en comprenant mieux les facteurs génétiques qui sous-tendent le développement du cerveau ; les changements de forme crânienne peuvent refléter des changements dans la façon dont le cerveau est organisé. Par exemple, si certaines régions du cerveau devenaient plus grandes et d’autres plus petites, cela entraînerait un changement correspondant dans le développement des os crâniens.
Un article publié la semaine dernière dans Current Biology par Philipp Gunz et ses collègues, « Neandertal Introgression Sheds Light on Modern Human Endocranial Globularity », tente d’identifier les variantes génétiques qui pourraient sous-tendre la forme de notre crâne. Pour ce faire, ils ont profité du fait que les humains modernes et les Néandertaliens se sont croisés et que certaines populations (comme les Européens) contiennent encore de nombreuses variantes génétiques dérivées des Néandertaliens. Les auteurs ont raisonné qu’ils pourraient être en mesure de trouver des gènes impliqués dans la forme du crâne en faisant la chasse à une association entre des variantes génétiques dérivées de Neandertal et des crânes légèrement allongés chez les Européens.
L’équipe de recherche a effectué un scanner à la fois de fossiles et de crânes européens contemporains afin de quantifier les différences de forme. Ils ont combiné ces scans avec les données IRM d’un grand nombre de peuples contemporains provenant d’un large échantillonnage géographique. Ces comparaisons ont été utilisées pour générer un indice de « globularité endocrânienne » (en d’autres termes, à quel point les cerveaux étaient globulaires). Leurs quantifications de la globularité endocrânienne chez les humains modernes et les Néandertaliens ont montré que les deux groupes sont bien distincts l’un de l’autre. Les chercheurs ont bien trouvé certains Européens modernes avec des crânes légèrement plus allongés que la moyenne de leur population, mais cette différence est incroyablement faible, comme l’a expliqué Philipp Gunz à Nature.
« C’est un changement vraiment subtil dans l’arrondi général. Je ne pense pas que vous le verriez à l’œil nu. Ce ne sont pas des personnes qui ressembleraient à des Néandertaliens. »
Les chercheurs ont ensuite testé les associations entre les phénotypes allongés et différents allèles de Néandertal. Ils ont identifié 5 variantes génétiques (polymorphismes nucléotidiques simples, ou SNP) qui étaient significativement associées à un crâne de forme plus oblongue chez les Européens. Les deux SNP les plus fortement associés intervenaient dans la régulation de gènes impliqués dans la génération de neurones dans une partie du cerveau (le putamen), et dans la production de gaines de myéline, les isolants des cellules nerveuses dans le cervelet. La manière exacte dont ces variantes pourraient être impliquées dans le développement de la forme du crâne reste à déterminer et nécessiterait de nombreux travaux supplémentaires. Mais les auteurs notent à juste titre que ces candidats ne sont que deux des nombreuses variantes qui influencent la forme du crâne, chacune ayant un effet très faible. Des traits complexes comme la forme du crâne sont sous-tendus par des voies génétiques très complexes ; il n’existe aucun gène « pour » un trait complexe. Dans une F.A.Q. que les auteurs ont rédigée pour accompagner l’étude, ils ont noté :
« La globularité est un trait multifactoriel, impliquant des influences combinées de nombreux loci différents, et les effets des polymorphismes génétiques individuels sur la forme endocrânienne globale sont faibles. De plus, la forme de la boîte crânienne dépend d’une interaction complexe entre la croissance des os crâniens, la taille du visage, et le tempo et le mode de développement neurologique. Il est donc probable que de futures études à l’échelle du génome dans des échantillons suffisamment grands et puissants (des dizaines de milliers de personnes) révèlent d’autres gènes pertinents et des voies associées. »
Cette étude n’est pas exempte de critiques. Une discussion sur Twitter entre plusieurs généticiens des populations a porté sur quelques détails dans les analyses de l’association entre les variantes dérivées de Neandertal et la forme du crâne. La discussion est assez technique mais se résume essentiellement aux méthodes statistiques utilisées pour identifier les variantes associées à la forme oblongue du crâne. Les généticiens des populations suggèrent que la façon dont les auteurs ont mis en place l’analyse pourrait inclure un biais intégré dans le dépistage des allèles associés au phénotype. L’un des généticiens, le Dr Graham Coop, m’a résumé leurs préoccupations de la manière suivante : « Certains allèles néandertaliens affectent forcément certains traits, ce n’est que de l’ADN après tout, il n’est donc pas a priori surprenant de les trouver affectant un phénotype donné. La question est de savoir s’ils sont inhabituels dans leur effet et ce que cela nous dit sur la biologie de Neandertal et son rôle dans l’introgression chez les humains modernes. »
Enfin, je pense qu’il est important de préciser ce que cette étude n’a pas trouvé car j’ai vu une certaine confusion dans les sections de commentaires des articles de presse rapportant cette étude. Cette étude n’a pas trouvé de preuve se rapportant à la cognition, à la parole ou au comportement causé par les variantes de Neandertal dans les populations humaines modernes. En outre, si la recherche a bien mis en évidence certains gènes impliqués dans l’évolution de la forme du crâne humain, il reste encore beaucoup de chemin à parcourir pour comprendre la voie du développement, et encore plus pour comprendre pourquoi les formes du crâne ont changé. Les auteurs soulignent ce point dans leur F.A.Q.:
« Notre attention sur la globularité n’est pas motivée par l’idée que la forme du cerveau peut nous dire quelque chose de simple sur notre comportement. En fait, il n’y a aucune raison de s’attendre à une corrélation directe entre la forme globale du cerveau et le comportement, et il est peu probable que la forme du cerveau ait elle-même été directement soumise à une sélection évolutive. »
Cette étude représente une approche interdisciplinaire nouvelle et passionnante des questions d’évolution. Je m’attends à ce que nous voyions d’autres travaux intéressants émerger de la combinaison de la génétique et de la paléoanthropologie dans un proche avenir.