La communauté de microbes qui vivent dans l’intestin, connue sous le nom de microbiome intestinal, pourrait avoir alimenté l’évolution de l’énorme cerveau humain, suggère une nouvelle étude.
« La recherche sur le microbiome a commencé à nous montrer exactement comment l’intestin et le cerveau communiquent pour influencer le comportement et le bien-être général », a déclaré le co-auteur de l’étude. Catherine Amatoprofesseur agrégé d’anthropologie biologique à la Northwestern University de Chicago.
« Cependant, cette étude va encore plus loin en montrant comment ce qui se passe dans l’intestin peut en réalité être le fondement qui a permis à notre cerveau de se développer au fil du temps évolutif », a-t-elle déclaré à Live Science dans un e-mail.
L’étude a révélé que les microbes intestinaux humains convertissaient plus efficacement les aliments en énergie pour le cerveau. Cependant, l’étude a été réalisée sur des souris et nécessite plusieurs étapes pour extrapoler ce qui s’est passé il y a des millions d’années, lorsque notre cerveau évoluait, a reconnu Amato.
Lors d’expériences en laboratoire, des scientifiques ont inoculé à des souris des microbes intestinaux prélevés à partir d’échantillons de selles de primates dotés d’un cerveau plus gros, à savoir les humains (Homo sapiens) et les singes écureuils (Saimiri boliviensis) — ou des macaques (Macaca mulâtre), qui sont des primates au cerveau plus petit. Les chercheurs ont ensuite mesuré l’évolution de la physiologie des rongeurs au fil du temps en raison de l’apparition de nouveaux microbes intestinaux.
Dans l’ensemble, les chercheurs ont découvert que les souris qui avaient des microbes intestinaux provenant des humains et des singes écureuils mangeaient plus de nourriture, mais grandissaient plus lentement et prenaient moins de graisse corporelle que les souris porteuses de microbes provenant de macaques. Le premier groupe de souris a également produit plus de glucose, le sucre qui sert de principale source d’énergie du cerveau.
Comme les cerveaux plus gros ont besoin de plus de glucosecette découverte suggère que les microbes intestinaux pourraient d’une manière ou d’une autre pousser leurs hôtes à manger plus de nourriture, puis à canaliser l’excès d’énergie vers le cerveau, ont rapporté les chercheurs dans un article publié le 2 décembre dans la revue Génomique microbienne.
Cependant, davantage de données sont nécessaires pour comprendre exactement comment les microbes intestinaux pourraient influencer la taille du cerveau, affirment les chercheurs.
Dans des expériences distinctes de la même étude, des échantillons de selles de souris ont révélé que les microbes intestinaux des primates à gros cerveau semblaient produire des quantités plus élevées de certaines molécules, telles que les acides gras à chaîne courte, que ceux des macaques. Il est possible que de telles molécules soient impliquées d’une manière ou d’une autre dans cette diaphonie intestin-cerveau. Précédent recherche a montré que les acides gras à chaîne courte peuvent avoir un impact sur le fonctionnement cérébral.
Les nouvelles découvertes ne sont qu’une « pièce du puzzle », a déclaré Amato, et de nombreuses questions restent ouvertes. Pour commencer, les microbes ne sont pas les seuls à pouvoir affecter la biologie de l’hôte, a-t-elle déclaré.
Les changements dans l’activité de certains gènes chez l’hôte, ainsi que dans leur régime alimentaire, peuvent influencer le métabolisme et le cerveau, a-t-elle ajouté. Ces facteurs sont tous interconnectés et liés au microbiome ; par exemple, les microbes peut affecter l’activité de certains gènes chez l’hôtetandis que la nourriture consommée par l’hôte peut modifier le composition de leur microbiome.
De plus, il est difficile de savoir en quoi les microbiomes intestinaux de nos ancêtres auraient différé de ceux des humains et des singes modernes présentés dans l’étude, a reconnu Amato.
Les changements dans notre physiologie et notre alimentation au fil du temps étaient probablement associés à des ajustements simultanés du microbiome, a-t-elle noté. Ce que nous observons aujourd’hui, en termes de lien avec la taille du cerveau, est probablement le résultat de nombreuses années d’évolution, a-t-elle suggéré.
« L’une des découvertes les plus intrigantes dans le domaine du microbiome est le lien entre l’intestin et le cerveau », a déclaré Taichi Suzukiprofesseur agrégé à la faculté Health Through Microbiomes de l’Arizona State University, qui n’a pas participé à la recherche.
« Cette étude soutient une nouvelle hypothèse selon laquelle la variation du microbiome pourrait influencer la taille du cerveau à travers des différences de métabolisme et d’allocation d’énergie, jouant potentiellement un rôle dans l’évolution de cerveaux plus gros », a-t-il déclaré à Live Science dans un e-mail.
Mais il reste encore des questions sans réponse.
« Comme les auteurs le reconnaissent, une limite de l’étude est qu’elle n’incluait que trois donneurs de primates présentant des tailles de cerveau variables », a déclaré Suzuki. « Il sera passionnant de voir si ce schéma se maintient avec l’inclusion d’espèces supplémentaires pour explorer davantage cette hypothèse fascinante. »
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