Durant les premières semaines de grossesse, le cerveau fœtal est parfaitement lisse. Comment évolue-t-il vers sa forme convolutée emblématique, avec ses gyri et sulci ?
La croissance rapide du cortex cérébral crée les larges rainures du cerveau, identiques chez tous les humains grâce à sa forme spécifique.
Pourquoi la couche externe du cerveau, le cortex cérébral, présente-t-elle ces sillons et plis profonds ? Au début de la grossesse, le cerveau est lisse. La réponse réside dans une croissance différentielle : le cortex se développe plus vite que le reste, provoquant son instabilité et la formation de plis. Ce phénomène s'apparente aux ondulations qui se forment dans des rails dilatés par la chaleur. Avantage majeur : ces convolutions augmentent la surface corticale – et donc le nombre de neurones – sans accroître le volume global du cerveau.
Des chercheurs des États-Unis, de Finlande et de France ont reproduit ce processus avec un modèle 3D en gel inspiré d'IRM de cerveaux fœtaux. Publiés dans Nature Physics en 2020, leurs résultats sont impressionnants. Le cortex a été simulé par un gel d'élastomères aux propriétés caoutchouteuses, immergé dans un liquide absorbé préférentiellement par la couche externe. En quelques minutes, des plis réalistes, similaires en taille et forme aux cerveaux humains, sont apparus automatiquement.
Même les scientifiques ont été stupéfaits par ces similitudes. La forme globale du cerveau oriente les plis principaux. Les plus fines variations, absentes du modèle, correspondent aux différences individuelles observées chez l'humain. Les grandes rainures étant fidèles, le modèle est validé. Cependant, un développement anormal ou une déformation peut perturber ces motifs et entraîner des dysfonctionnements cérébraux.
Seuls quelques animaux, comme les humains, dauphins, éléphants et porcins, possèdent des convolutions aussi profondes. Chez l'homme, les premiers plis émergent vers la 20e semaine de grossesse ; le cerveau n'atteint sa maturité plissée qu'à 18 mois. (tn)
