C’est ce que décrit une équipe de scientifiques du MIT, qui conclut, dans une nouvelle étude publiée dans Nature, que les neurones humains présentent un nombre de canaux ioniques inférieur à celui des autres mammifères, un nombre qui serait inférieur à celui calculé précédemment.
Selon les chercheurs, le nombre inférieur de canaux ioniques aurait constitué un avantage évolutif. En fait, le cerveau humain fonctionne probablement aussi plus efficacement grâce à un nombre plus faible de canaux ioniques, car les ressources utilisées pour ces derniers peuvent être redirigées vers d’autres fonctions, notamment les fonctions cognitives, qui sont les plus complexes.
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La réduction des canaux ioniques permet d’économiser de l’énergie
Mark Harnett, professeur de sciences cognitives au McGovern Institute for Brain Research (MIT) et auteur principal de l’étude, explique que la réduction de la densité des canaux ioniques permet en fait d’économiser une certaine quantité d’énergie qui peut être utilisée, par exemple, dans les circuits ou les processus neuronaux. En fait, plus il y a de canaux ioniques, plus il faut d’énergie pour pomper les ions vers l’extérieur et l’intérieur des cellules.
Que sont les canaux ioniques
Les canaux ioniques sont des protéines qui permettent à des ions spécifiques d’entrer ou de sortir des cellules. C’est grâce aux canaux ioniques que sont générés les potentiels d’action, de petites décharges électriques qui se déplacent le long de la membrane cellulaire et sont essentielles à la communication entre les neurones eux-mêmes.
Analyse des neurones de 10 mammifères
Les chercheurs ont analysé les neurones de dix mammifères et ont découvert que la densité des canaux ioniques augmente avec la taille des neurones. Les humains semblent toutefois constituer une exception surprenante à la règle. Cette exception est surprenante car, comme l’explique Lou Beaulieu-Laroche, ancienne étudiante diplômée du MIT et autre auteur de l’étude, les recherches antérieures ont toujours suggéré que le cerveau humain, en termes de structure neuronale, était similaire à celui des autres mammifères, mais ces résultats montrent que, de toute évidence, les neurones humains sont un peu spéciaux.
Même nombre de canaux ioniques par unité de volume dans toutes les espèces
« Il semble que le cortex essaie de maintenir le même nombre de canaux ioniques par unité de volume dans toutes les espèces. Cela signifie que pour un volume donné de cortex, le coût énergétique est le même, du moins pour les canaux ioniques », explique Harnett.
Cela signifie que pour un volume donné de cerveau, le coût énergétique pour le faire fonctionner est le même.
Un cerveau humain plus efficace
Dans le cerveau humain, cependant, on constate une déviation de ce schéma structurel, car les chercheurs ont découvert une diminution spectaculaire de la densité des canaux ioniques par rapport à ce qu’elle devrait être si le schéma de notre cerveau suivait celui des animaux analysés.
Il s’agit probablement d’un processus évolutif : les humains ont trouvé le moyen d’avoir un cerveau plus efficace en utilisant moins d’ATP (adénosine triphosphate, l’unité d’énergie de base pour faire fonctionner les cellules) pour un volume donné que les autres espèces de mammifères.
