Il a isolé l'ADN de momies égyptiennes. Il a découvert les Denisovans, une espèce disparue de l'homme ancien, en séquençant l'ADN d'un minuscule morceau d'os. Il a mené une vaste étude pour reconstruire le génome de Neandertal - et a trouvé des traces de leurs gènes qui se cachent encore chez certains d'entre nous aujourd'hui. Maintenant, le généticien suédois, le Dr Svante Paabo, veut à nouveau bouleverser la paléontologie - cette fois, il prévoit de cultiver des cellules souches de Néandertal dans de minuscules organoïdes cérébraux dans un tube à essai.
Il ne prévoit pas de restaurer complètement le cerveau de Néandertal dans une cuve - il souhaite plutôt utiliser l'édition de gènes pour donner aux cellules souches humaines plusieurs variantes de gènes trouvés chez les Néandertaliens. Ces cellules souches modifiées sont ensuite placées dans de petites cellules cérébrales qui imitent le développement cérébral du fœtus, avec leurs propres vaisseaux sanguins, réseaux neuronaux et synapses fonctionnelles.
En comparant la croissance des mini-cerveaux non stérilisés à celle d'un humain, Paabo espère mettre en évidence les facteurs génétiques qui nous rendent si spéciaux.
«Les Néandertaliens étaient intelligents comme les autres mammifères. Ils ne sont pas allés dans l'océan à moins de voir l'autre rive », dit Paabo. «Mais pour moi, la plus grande question de l'histoire de l'humanité est la suivante: pourquoi sommes-nous devenus si désespérés?»
Révolution de l'ADN
Les paléontologues se demandent depuis longtemps comment l'évolution a aveuglé nos incroyables cerveaux. En comparant notre génétique à celle de nos plus proches cousins singes, les généticiens ont minutieusement isolé une poignée de gènes extrêmement différents. Par exemple, de petites mutations dans FOXP2 semblent sous-tendre notre capacité à former des phonèmes et des mots complexes. Certains croient même que FOXP2 est un avantage biologique clé que notre langage riche et riche nous donne.
Malheureusement, la comparaison des génomes ne peut révéler que des gènes qui diffèrent entre les humains et les singes - mais la façon dont ces gènes ont façonné le développement de notre cerveau reste sans réponse.
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«Dans le passé, nous nous limitions simplement à examiner les données de séquençage et à cataloguer les différences chez d'autres primates», se lamente le neurogénéticien Simon Fischer, qui dirige l'Institut Max Planck de psycholinguistique à Nimègue, aux Pays-Bas. "Nous avons été un peu déçus après avoir travaillé avec des instruments traditionnels pendant tant d'années."
Maintenant, grâce à l'incroyable technologie ADN, tout est sur le point de changer.
Il y a une trentaine d'années, Paabo a commencé à réfléchir sérieusement à une idée radicale: l'ADN peut-il être extrait de tissus morts? Bien que l'ADN soit relativement stable par rapport à d'autres biomolécules telles que les protéines, il commence à se décomposer rapidement après la mort. La célèbre double hélice, soigneusement enroulée par nature en structures compactes, se brise en fragments de plus en plus courts au fil du temps. Remettre ces fragments dans des structures cohérentes s'avère extrêmement difficile, mais en 1985, en utilisant les restes d'une momie de 2400 ans, Paabo a montré de manière convaincante que cela pouvait être fait.
Cette découverte a ouvert les portes de la paléontologie. Les scientifiques ne sont plus liés par l'ADN traditionnel des espèces modernes et vivantes; ils disposent désormais d'un outil puissant pour remonter le temps et explorer l'ADN perdu dans l'histoire.
Aveuglé par ce succès initial, Paabo s'est tourné vers les Néandertaliens, une mystérieuse branche d'humains disparue il y a plus de 30 000 ans. En 2016, il a publié le premier génome complet d'un Néandertalien, choquant les scientifiques et le public avec une découverte intrigante: 1 à 6 pour cent des gènes néandertaliens étaient présents chez des personnes d'Europe, du Moyen-Orient et d'Extrême-Orient. En d'autres termes, à un moment donné de l'histoire ancienne, nos ancêtres ont dansé le tango horizontal avec leurs cousins de Néandertal, et nous sommes un héritage direct de ces danses.
«Les Néandertaliens ont laissé une marque dans l'ADN des personnes qui vivent aujourd'hui. C'est très cool. Les Néandertaliens n'étaient pas complètement éteints », a déclaré Paabo à l'époque.
Sa découverte a conduit à une question plus large: dans quelle mesure les Néandertaliens sont-ils liés à nous? Comme les humains modernes, ces hominidés à la mâchoire large avec un front proéminent vivaient dans des grottes et peignaient sur les murs, créaient des chapeaux et décoraient leur corps de fleurs bien avant que les humains modernes ne mettent les pieds en Europe. Cependant, ils se sont éteints, et les gens ont atteint un milliard et se sont dispersés dans le monde entier.
En comparant nos génomes, l'équipe de Paabo a identifié plusieurs régions contenant des variations d'ADN - des changements qui pourraient aider les humains à s'adapter. Parmi elles, des régions génomiques qui jouent un rôle dans le développement cognitif.
Bien que nos destins extrêmement différents ne soient pas entièrement liés à des différences de cognition, Paabo pense que c'est un bon point de départ. Et grâce aux organites du cerveau, il peut désormais tester son idée.
Boules cérébrales
Les organoïdes cérébraux sont appelés différemment: sphères cérébrales, mini-cerveaux, organites cérébraux. Inventées pour la première fois en 2013, ces boules bizarres ou gouttes cérébrales semblent assez effrayantes. Mais parce que leur croissance reflète le développement du cerveau embryonnaire humain, ces boules sont rapidement devenues un jouet favori des neuroscientifiques.
Il existe de nombreuses recettes différentes pour fabriquer des organites cérébraux, mais elles sont généralement fabriquées à partir de cellules souches humaines. Sous étroite surveillance, les cellules se développent lentement en morceaux déformés de tissu cérébral à l'aide d'une soupe chimique. Comme le vrai cerveau humain, la plupart des gouttes contiennent une structure similaire au cortex cérébral, la couche externe ridée du cerveau qui organise des fonctions cognitives de plus haut niveau telles que l'attention, le langage et la pensée.
Après un laps de temps suffisant, les neurones dans les boules cérébrales sont remplis d'activité électrique et se connectent aux réseaux neuronaux, certaines connexions s'étendant à travers tout l'organoïde. Ces gouttes cérébrales ne sont pas des «mini-cerveaux» dans le sens où elles peuvent penser ou ressentir, non. Mais une analyse minutieuse de leur composition cellulaire et de leur expression génique a révélé un ensemble de types neuronaux fonctionnels, dont le travail combiné ressemble au cerveau d'un embryon du deuxième trimestre.
En d'autres termes, les boules cérébrales sont des candidats idéaux pour étudier le développement cérébral. Depuis leur création, ils ont été utilisés pour imiter l'autisme, la schizophrénie et étudier les effets du virus Zika sur le cerveau du fœtus.
Et maintenant, grâce à Paabo, ils trouveront des applications en paléontologie.
La renaissance des Néandertaliens
Pour restaurer l'intégralité du génome néandertalien, les scientifiques devraient changer un million de gènes. Cet objectif ambitieux n'est actuellement pas possible même avec des outils d'édition du génome sophistiqués comme CRISPR.
Plutôt que d'éditer grossièrement toutes les variantes de Néandertal dans les cellules souches humaines, Paabo adopte une approche plus subtile: il introduit seulement trois gènes clés qui diffèrent entre les humains et les Néandertaliens, puis suit les effets de ces gènes sur le développement du cerveau.
C'est une méthode éprouvée.
Il y a plusieurs années, en collaboration avec Wieland Hattner, neuroscientifique à l'Institut Max Planck pour la biologie cellulaire et la génétique moléculaire, l'équipe a cultivé des organites cérébrales en utilisant des leucocytes humains et d'autres primates. Les gouttes cérébrales ont évolué sur plusieurs semaines, permettant aux scientifiques de comparer et de contraster les différences de croissance cellulaire entre les espèces. En utilisant la microscopie en direct, les scientifiques ont découvert que les cellules humaines deviennent une fois et demie plus longues que les singes afin d'aligner leurs chromosomes avant de se diviser en cellules filles. Et cet allongement aide en quelque sorte les humains à générer beaucoup plus de cellules souches neurales que nos plus proches parents primates.
Paabo espère trouver davantage de ces différences frappantes dans les mini-cerveaux de Néandertal, car ils pourraient expliquer pourquoi les humains modernes ont conquis en tant qu'espèce.
«Le meilleur résultat serait que les changements génétiques conduisent à une croissance neuronale plus longue ou plus ramifiée», dit-il. "On pourrait dire que c'est la base biologique pour laquelle notre cerveau fonctionne différemment."
Après tout, ce n'est que le début de l'étude de l'unicité humaine, qui n'est devenue possible que maintenant.
Ilya Khel
