Ce fossile de 525 millions d’années serait la clé pour comprendre l’évolution du cerveau

Cardiodictyon catenulum, voici le nom de cette sorte de petit ver ayant vécu il y a 525 millions d’années et qui pourrait bien forcer les manuels de science à revoir leurs leçons concernant l’évolution du cerveaucerveau. Retrouvé en Chine en 1984, le fossile, qui ne mesure que 1,5 centimètre de long, a d’ailleurs longtemps gardé pour lui son secret. C’est une nouvelle série d’analyses qui a permis à des scientifiques de découvrir qu’il possédait, contre toute attente, un système nerveux, mais également un cerveau !

Une découverte sensationnelle car pendant longtemps, les scientifiques ont considéré que les cerveaux ne pouvaient pas être fossilisés. De plus, personne ne se serait attendu à en retrouver la trace chez un animal aussi petit et aussi ancien.

Révision des théories concernant l’évolution du cerveau chez les arthropodes

En étudiant de plus près le fossile, un détail, qui n’en est pas réellement un, a de plus attiré toute l’attention des chercheurs et les a poussés à revoir les paradigmes jusqu’à présent énoncés sur l’évolution de la tête et du cerveau chez les arthropodesarthropodes.

Cardiodictyon fait en effet partie des lobopodiens, un groupe éteint qui était cependant très bien représenté durant le Cambrien. Ces créatures semblent être les ancêtres d’une partie des arthropodes actuels, comme les crustacés, les insectesinsectes ou les araignéesaraignées. Contrairement à leurs descendants, qui se caractérisent par un corps, une tête et un cerveau segmentés et par la présence de plusieurs paires de pattes jointes, les lobopodiens possédaient des paires de pattes disjointes sur un corps segmenté, mais la tête et en particulier le cerveau ne le sont pas. Cette différence majeure avec les arthropodes actuels pourrait permettre de résoudre un débat ancien concernant l’origine et la composition de la tête chez ces êtres vivants.

Depuis les années 1880, les biologistes pensent en effet que la tête des arthropodes ne représenterait que le prolongement antérieur d’un tronc segmenté et que ces deux parties du corps avaient donc dû connaître une évolution commune. Les récentes observations sur le fossile de Cardiodictyon montrent cependant que chez les ancêtres des arthropodes, la tête n’était pas segmentée, ni le cerveau, ce qui suggère que ce dernier aurait évolué de façon indépendante du système nerveux occupant le reste du tronc.

Un schéma d’organisation du cerveau universel ?

Les scientifiques ont ensuite comparé l’anatomieanatomie des lobopodiens avec l’expression des gènesgènes chez leurs descendants actuels. Cela leur a permis de mettre en évidence l’existence d’un lien entre ces créatures fossiles et les arthropodes : le schéma global de l’organisation du cerveau aurait été préservé du CambrienCambrien jusqu’à aujourd’hui. Cardiodictyon montre en effet un cerveau divisé en trois domaines, chacun étant dédié à des organes différents. Or, chez les arthropodes actuels, le cerveau est également divisé en plusieurs domaines, chacun étant associé à une combinaison de gènes bien précise. Ce schéma est d’ailleurs retrouvé quelle que soit l’espèceespèce étudiée.

Les auteurs pensent que leur découverte pourrait aider à comprendre l’origine du cerveau des vertébrés, qui lui aussi possède une architecture similaire, avec notamment un cerveau antérieur et un cerveau moyen qui sont génétiquement distincts de la moelle épinièremoelle épinière. Leur étude a été publiée dans la revue Science.

Notre cerveau pourrait donc trouver ses racines dans celui de ce petit ver fossilisé qui arpentait le fond des océans il y a 525 millions d’années.


Le plus vieux cerveau anatomiquement complexe aurait été découvert en Chine, datant de 520 millions d’années ! Son existence fournit de précieuses informations sur l’histoire évolutive des insectes. Ces arthropodes descendraient bien d’un ancêtre commun avec les malacostracés, les crustacés dits supérieurs.

Article de Quentin Mauguit publié le 12 octobre 2012

Deux théories majeures s’affrontent actuellement pour expliquer l’histoire évolutive des insectes. Selon certains, ces arthropodes auraient évolué à partir d’un ancêtre commun avec les malacostracés, le groupe des crustacés dits supérieurs (crabes, crevettes, etc.). Pour d’autres, ils descendraient des branchiopodes, une classe de crustacés à laquelle appartiennent les daphnies. 

La découverte en Chine, dans la province du Yunnan, de fossiles vieux de 520 millions d’années, pourrait mettre fin au débat. Fuxianhuia protensa serait apparenté, d’un point de vue taxonomique, au plus récent ancêtre commun à tous les arthropodes actuels (crustacés, insectes, arachnidesarachnides). Or, il posséderait un cerveau anatomiquement complexe, preuve que cette caractéristique est plus ancienne qu’on ne le pensait, semblable en de nombreux points à celui des… malacostracés modernes. 

Ces animaux du Cambrien, longs de 7,6 cm, extraits de mudstone (une roche sédimentaireroche sédimentaire), ont été décrits dans la revue Nature par Xiaoya Ma du Natural History Museum de Londres (Royaume-Uni) et Nicholas Strausfeld de l’University of Arizona (États-Unis). Selon eux, il est surprenant de voir à quel point l’anatomie du cerveau des arthropodes a peu évolué en plusieurs centaines de millions d’années !

Une classification basée sur le système nerveux

Les Fuxianhuia possèdent deux yeux à facettes positionnés sur des pédoncules. Des traces de ferfer ont été trouvées, à l’intérieur de ces appendices. Or, elles indiquent la présence de tissus nerveux ! Ils se répartiraient entre trois neuropiles, des structures nerveuses exclusivement trouvées chez les arthropodes. Ils remplissent chacun une fonction bien précise, notamment dans la réceptionréception et le traitement des informations sensorielles (odorat, vision, etc.).

Des fibres nerveuses, probablement des nerfsnerfs optiques, connecteraient ces neuropiles à un cerveau composé de trois ganglions: le protocérébron, le deutérocérébron et le tritocérébron… comme chez les insectes et malacostracés modernes. Ces trois ganglionsganglions sont situés en avant du stomodeum, la jonction entre l’intestin et la bouche. Chez les branchiopodes, le ganglion tritocérébral se situe en arrière de l’orifice buccalbuccal. De plus, ces animaux ne possèdent que deux neuropiles optiques et non trois. 

Fuxianhuia présente donc un cerveau anatomiquement « moderne », qui est pourtant un caractère ancestralcaractère ancestral puisque cet animal est situé à la base de l’évolution des arthropodes, dans un corps simplecorps simple. Mais il reste un problème. Hormis les branchiopodes, les arachnides possèdent également un cerveau « peu complexe » ! Une explication a été fournie par les auteurs : leurs ancêtres ont probablement perdu certaines structures cérébrales au cours du temps, simplifiant ainsi l’anatomie du système nerveux

D’après Graham Budd de l’Uppsala University (Suède), une autre hypothèse permettrait également d’expliquer les ressemblances entre le cerveau des Fuxianhuia et celui des malacostracés : la convergence évolutive. Les structures cérébrales de ces arthropodes auraient pu se complexifier, tout en acquérant des formes similaires, dans deux lignées indépendantes. Une autre possibilité n’est pas à exclure (elle pourrait d’ailleurs relancer un vieux débat) : et si Fuxianhuia protensa était mal classé ? Seule une meilleure description de l’innervation des différents ganglions permettra de tirer les choses au clair. Cette découverte repousse en tout cas l’âge du plus vieux cerveau anatomiquement complexe et celui des plus vieux tissus nerveux d’arthropodes trouvés à ce jour.


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