Je vous ai parlé la semaine dernière de capacités computationnelles insoupçonnées dans les dendrites des neurones pyramidaux de la couche 2/3 du cortex humain. Ces fins prolongements seraient capables, localement, d’intégrer des signaux et même d’effectuer des opérations logiques de base qu’on a coutume d’attribuer au neurone tout entier. L’étude que je voudrais vous signaler cette semaine met aussi en lumière des caractéristiques singulières des neurones du cerveau humain. Ceux-ci seraient ainsi les seuls à ne pas voir leur densité de certains canaux transmembranaires augmenter avec la taille des neurones et du cerveau en général chez les mammifères. Un phénomène susceptible de nous faire économiser de l’énergie. Pourquoi sommes-nous les seuls à nous démarquer ainsi ? Où est alors réallouée cette énergie épargnée ? Une découverte qui, comme souvent, soulève plus de questions qu’elle n’apporte pour l’instant de réponses.

L’équipe de Mark Harnett du McGovern Institute for Brain Research a réalisé une analyse poussée des propriétés neuronales membranaires (qui déterminent leur capacité à traiter les signaux qu’ils reçoivent des autres neurones) de dix différentes espèces de mammifère : musaraignes, gerbilles, souris, rats, cobayes, furets, lapins, ouistitis et macaques, ainsi que des tissus humains prélevés sur des patients épileptiques lors d’une chirurgie cérébrale. À mesure que l’on suit cette progression vers des animaux au corps et au cerveau de plus en plus gros, les scientifiques ont observé deux choses. D’abord que les neurones aussi ont tendance à devenir de plus en plus gros. Et ensuite que la densité de certains canaux ioniques sensibles au voltage qu’ils ont étudiés (deux types de canaux potassiques et le canal de type HCN) sur des neurones pyramidaux de la couche 5 du cortex devenaient de plus en plus grande tout au long de cette progression. Mais pour cette seconde propriété, il y avait une exception : les neurones du cortex humain, évidemment…

Ce qu’il est important de mentionner d’abord, c’est que des neurones de plus en plus gros amènent, comme tout corps plus ou moins sphérique qui grossit, un rapport surface sur volume plus petit. Autrement dit, le volume (au cube) croit plus vite que la surface (au carré). On se retrouve ainsi avec une plus grande grande concentration de canaux ioniques sur les membranes de ces espèces à plus gros neurones (et à plus gros cerveau). Ces plus gros neurones étant en général répartis de manière moins dense dans le tissu cérébral que les petits neurones de la musaraigne par exemple, on observe que la conductance neuronale moyenne due à ses canaux ioniques va demeurer sensiblement la même pour un volume cérébral donné peu importe la taille du cerveau. En d’autres termes, les cerveaux plus gros ont de plus gros neurones plus espacés, mais qui ont davantage de canaux ioniques, ce qui correspond en gros à la même chose que de nombreux petits neurones plus collés les uns sur les autres mais avec moins de densité de canaux sur chacune d’eux. De sorte qu’on peut ainsi s’attendre à des propriétés intégratives neuronales comparables chez tous les mammifères. Tous, sauf un, comme on l’a dit, le plus « intelligent » de tous, celui qui est en train de détruire la biosphère où il vit…

Cet Homo sapiens est bien sûr aussi capable de belles et grandes choses, on le sait aussi. Il n’a que décuplé, comme le disent souvent les primatologues, des capacités déjà présentes chez nos cousins les grands singes (outil, culture, politique, etc.). Et justement, ce sont ces capacités cognitives si différentes que les sciences cognitives essaient depuis des décennies d’expliquer. Bien sûr, notre volume cérébral plus que trois fois plus gros que celui de ces cousins n’y est pas pour rien. Mais on découvre aussi, comme avec cette étude, qu’il pourrait bien y avoir aussi des choses qui nous distinguent au niveau de l’infiniment petit.