Le tissu cérébral est parmi les plus coûteux en énergie du corps et, par conséquent, les mammifères au cerveau plus gros ont besoin de plus d’énergie pour soutenir la croissance et l’entretien du cerveau. On ne sait pas exactement quels changements biologiques ont permis aux ancêtres humains de répondre aux besoins énergétiques très élevés à mesure qu’ils développaient des cerveaux plus gros. Une nouvelle étude de l'Université Northwestern souligne le rôle des microbes intestinaux, de minuscules organismes vivants dans notre système digestif qui aident à décomposer les aliments et à produire de l'énergie.
Dans une expérience contrôlée en laboratoire, des chercheurs ont implanté des microbes provenant de deux espèces de primates à gros cerveau (l'homme et le singe écureuil) et d'une espèce de primates à petit cerveau (macaque) chez des souris.
Leurs résultats ont montré que les souris contenant des microbes provenant d’espèces de primates à gros cerveau produisaient et utilisaient plus d’énergie, tandis que celles contenant des microbes provenant d’espèces à petit cerveau stockaient plus d’énergie sous forme de graisse.
Ces données sont les premières à montrer que les microbes intestinaux de différentes espèces animales façonnent les variations biologiques entre espèces animales et soutiennent l'hypothèse selon laquelle les microbes intestinaux pourraient influencer l'évolution en modifiant le fonctionnement du corps d'un animal.
L'étude offre une nouvelle perspective sur l'évolution humaine, en particulier sur l'évolution de notre gros cerveau.
Les résultats seront publiés dans la revue Génomique microbienne le 2 décembre à 22 h CST.
Des études antérieures ont comparé l’influence des gènes et de l’environnement sur des primates dotés de cerveaux plus gros et plus petits. Cependant, il existe très peu d’études comparant la manière dont différents primates utilisent l’énergie. Encore moins d’informations sont disponibles sur la façon dont le métabolisme se développe chez les différentes espèces de primates.
Nous savons que la communauté des microbes vivant dans le gros intestin peut produire des composés qui affectent certains aspects de la biologie humaine – ; par exemple, provoquant des modifications du métabolisme pouvant entraîner une résistance à l’insuline et une prise de poids.
Katherine Amato, premier auteur de l'étude, professeur agrégé d'anthropologie à Northwestern
« La variation du microbiote intestinal est un mécanisme inexploré par lequel le métabolisme des primates pourrait faciliter différents besoins énergétiques du cerveau », a déclaré Amato.
Après avoir introduit les microbes intestinaux chez des souris exemptes de microbes, les chercheurs ont mesuré les changements dans la physiologie de la souris au fil du temps, notamment la prise de poids, le pourcentage de graisse, la glycémie à jeun, la fonction hépatique et d'autres caractéristiques. Ils ont également mesuré les différences entre les types de microbes et les composés qu’ils produisaient dans chaque groupe de souris.
Les chercheurs s'attendaient à ce que la découverte de microbes provenant de différents primates entraîne des différences dans la biologie des souris inoculées avec eux. Ils s’attendaient également à ce que les souris porteuses de microbes humains présentent la plus grande différence biologique par rapport aux souris porteuses de microbes des deux autres espèces.
« Bien que nous ayons constaté que les souris inoculées par l'homme présentaient certaines différences, la tendance la plus marquée était la différence entre les primates à gros cerveau (humains et singes écureuils) et les primates à plus petit cerveau (macaques) », a déclaré Amato.
Les souris ayant reçu des microbes provenant des humains et des singes écureuils avaient une biologie similaire, même si ces deux espèces de primates au cerveau plus gros ne sont pas des parents évolutifs proches l'un de l'autre. Ceci suggère quelque chose d'autre qu'une ascendance partagée – ; il est probable que leur trait commun de gros cerveaux soit à l’origine des similitudes biologiques observées chez les souris inoculées avec leurs microbes.
« Ces résultats suggèrent que lorsque les humains et les singes écureuils ont tous deux développé séparément des cerveaux plus gros, leurs communautés microbiennes ont changé de la même manière pour aider à fournir l'énergie nécessaire », a déclaré Amato.
Dans les études futures, les chercheurs espèrent mener l’expérience avec des microbes provenant d’autres espèces de primates dont la taille du cerveau varie. Ils aimeraient également recueillir davantage d’informations sur les types de composés produits par les microbes et recueillir des données supplémentaires sur les caractéristiques biologiques des hôtes, telles que la fonction immunitaire et le comportement.
