Pourquoi effectuer ce genre d'étude? De plus en plus, des liens entre ces microbes et le cerveau des organismes semblent se faire jour et certains chercheurs vont jusqu'à suspecter une relation entre l'évolution du microbiote intestinal et celle du développement cérébral. En ce qui concerne le cerveau humain, on ne cesse de répéter qu'il consomme 20% de l'énergie alors qu'il constitue 2% du poids de notre organisme. Ce quotient énergétique serait même plus élevé chez le nourrisson pour atteindre un pic à la petite enfance, si ces résultats se confirment. Notre gros organe de la cognition est donc très énergivore et on cherche donc à comprendre ce qui a permis d'aboutir à cette surconsommation aux dépens du reste de notre organisme. 

Au départ, certains vont chercher à mesurer la dépense énergétique totale de l'organisme de notre espèce et de la comparer à celle des grands singes. À titre de comparaison, cette dépense énergétique chez l'humain dépasse celle des chimpanzés et bonobos, des gorilles et des orangs-outans d'environ 400, 635 et 820 kcal/jour, respectivement. Un écart qui intervient sans doute pour compenser le coût énergétique lié à la taille plus importante du cerveau.

Cela étant, il faut parvenir à expliquer ce qui permet ce métabolisme plus élevé chez Homo sapiens. Une multitude de facteurs sont sans doute intervenus dans cette évolution. On peut toutefois faire remarquer que, selon l'étude citée ici, des orangs-outans aux chimpanzés et bonobos en passant par les gorilles, la dépense énergétique totale journalière se serait accrue sensiblement. Il est donc permis de penser que ces modifications se seraient déroulées sur une échelle de temps de l'ordre de quelques millions d'années, sinon davantage pour parvenir à ce résultat aujourd'hui. C'est alors qu'une équipe de recherche a pensé à s'interroger sur le rôle possible du microbiote intestinal et c'est ici que lui est venue l'idée de transférer ce contenu microbiotique de trois espèces de primates chez des souris axéniques, à savoir les humains, les sapajous (des petits singes également appelés singes-écureuils) et les macaques. Réalisée en 2024, cette première étude leur a montré que ces greffes bactériennes provenant de primates à gros cerveaux donnaient des souris avec un microbiote produisant plus d'énergie métabolique, plus de carburant pour le cerveau. Selon ce travail mené à l'université américaine Northwestern et publié dans les PNAS, les premiers responsables de notre puissance neuronale seraient les bactéries hébergées par nos intestins!

L'équipe a poursuivi ses recherches pour découvrir une différence chez les cerveaux des souris qui avait reçu les microbiotes de macaques à celles dotées des bactéries des humains et des sapajous. Ce sont seulement chez ces deux derniers groupes que les chercheurs ont pu voir une augmentation nette de l'expression des gènes associés à la production d'énergie et à la plasticité synaptique. Il se trouve justement qu'à la différence des macaques, humains et sapajous ont un cerveau plus volumineux par rapport à leur taille. De façon intéressante, il n'est pas anodin de remarquer que ces deux espèces sont plus éloignées l'une de l'autre - leur dernier ancêtre commun remonterait à 47 millions d'années - que les humains et les macaques  (32 millions d'années). Si c'est bien une histoire évolutive qui se retrouve derrière celle de la capacité cérébrale des primates, celle-ci doit donc se complexifier. 

Il faudra comprendre en quoi ces différents microbiotes intestinaux ont pu aboutir à cette différence de métabolisme cérébrale pour chacune des espèces de primates mentionnées ici. À cet effet, il serait intéressant de suggérer ici une hypothèse à titre de piste de réflexion. Bien que le cerveau humain soit énergivore comparé à celui d'autres espèces, en revanche, il se révèle être, sans commune mesure, un modèle de faible consommation énergétique quand on le compare à nos systèmes actuels de traitement des données sur lesquels reposent les modèles de langage des systèmes d'intelligence artificielle généralistes. Du cerveau à la flore microbienne, se pourrait-il que les bactéries aient pu évoluer,  elles aussi, afin de minimiser leurs dépenses énergétiques tout en maintenant leurs fonctions vitales, d'une part, tout en stockant de plus grandes réserves d'énergie mise à leur disposition? Dans leur nouvel environnement intestinal, on peut imaginer que ces micro-organismes rencontreraient une moins grande diversité de microbes et, du coup, seraient moins sollicités pour se défendre contre des intrus, notamment viraux. Tant et si bien que ces communautés bactériennes pourraient disposer d'un surplus d'énergie, laquelle pourrait être disponible pour l'organisme qui les héberge. Nul besoin dans ce cas que cette énergie excédentaire soit utilisée directement par le cerveau. Ce dernier pourrait en bénéficier indirectement du fait qu'il pourrait puiser alors plus largement dans les réserves de l'organisme. Comme la composition microbienne diffère d'une espèce à l'autre, il est possible d'imaginer que le microbiote de chacune d'elles dispose d'une réserve excédentaire d'énergie qui lui est propre. Humains et autres primates profiteraient de cette ressource dans des proportions qui lui est propre en tant qu'espèce. Souhaitons que des recherches ultérieures puissent nous éclairer plus largement sur ce sujet.