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24 mai 2008
par Jean-Paul Baquiast et Christophe Jacquemin

Un événement encore mal expliqué, l'apparition d'un gros cerveau chez les hominidés

L’existence dans le monde actuel de réseaux d’inforOn sait que dans les lignées d'hominidés qui se sont succédés depuis la séparation d'avec celles des singes, vers -5 millions d'années, l'australopithèque (de -4 à -1,5 mn d'années) avait un cerveau d'environ 400 cm³, proche de celui des grands singes. L'homo erectus (entre -1,5 à – 0,3) avait un cerveau de 900 cm3, le néandertalien un cerveau de 1.700 cm³, exceptionnellement gros (notre image), et le sapiens, apparu vers -0,25 un cerveau de 1.400 cm³ dont le volume n'a guère changé depuis.

Il s'agit de données approximatives et qui ne peuvent mesurer avec précision la taille du cerveau par rapport à celle du corps. On préfère utiliser à cet égard le QE ou quotient d'encéphalisation(1). Mais notre propos n'est pas là. Il consiste à s'interroger sur la raison évolutive expliquant l'expansion brutale de la taille du cerveau chez les hominidés, dans le délai relativement court de 5 millions d'années. Pourquoi chez eux et pas chez les grands singes ? Pourquoi au sein d'espèces qui autant que l'on sache, concernant les plus primitives, ne disposaient pas du langage mais avaient commencé à maîtriser la fabrication d'outils ? Existe-t-il un lien causal entre cette dernière, révélant l'existence de cultures déjà fortement structurées, et la taille ou la complexité neuronale du cerveau, elles-mêmes commandées par l'évolution génétique ?

Il ne s'agit pas d'une question anodine, notamment pour ceux qui considèrent que l'hominisation a représenté un saut qualitatif brutal dans l'évolution des espèces vivantes. Même sans aller jusqu'à ce que nous pourrions qualifier d'illusion anthropocentriste, les évolutionnistes ne peuvent pas renoncer à s'expliquer des mutations aussi brutales que celles ayant provoqué l'expansion du cerveau, mutations brutales se produisant non chez des organismes relativement simples comme les plantes ou les bactéries, mais chez des organismes très complexes.

La question est à la base des débats opposant depuis longtemps les défenseurs de l'évolution génétique et ceux de l'évolution culturelle. Le cerveau s'est-il développé, dès avant l'apparition de l'australopithèque, par une mutation donnant à certaines bases neurales des possibilités associatives n'existant pas jusque là ? Cette mutation aurait pu d'ailleurs accompagner d'autres mutations intéressant le corps lui-même. Le cerveau s'est-il au contraire développé chez les hominidés par exploitation de bases neurales déjà présentes dans de nombreuses autres espèces mais non exploitées parce que la survie de ces espèces ne l'exigeait pas ? Autrement dit, était-ce pour répondre à des changements de milieu (passage obligé de la forêt à la savane, par exemple et obligation d'inventer de nouveaux comportements et outils, comme on l'a souvent écrit) que le cerveau s'est développé chez des primates affectés sélectivement par ces changements ?

On répond aujourd'hui à ces questions par des hypothèses faisant appel à l'épigénétique. Le génétique n'est pas seul à diriger l'évolution. L'acquisition de capacités telles que l'invention, le langage et le travail en commun a généré un processus d'enrichissement croisé entre le génome, l'environnement et les êtres et outils avec lesquels chaque individu interagit. On en déduit d'ailleurs que ce mécanisme d'enrichissement croisé se poursuit aujourd'hui, avec l'explosion des technologies et des échanges. La plupart des chercheurs pensent que ledit enrichissement n'a pas de conséquence sur la programmation génétique du système nerveux et notamment du cerveau, mais seulement sur la valorisation dès avant la naissance de connections déjà présentes. On peut en douter(2).

A partir de quel moment l'enrichissement croisé entre cerveau génétiquement défini et culture s'est-il produit ? Un colloque qui s'est tenu à Cambridge, UK, en septembre 2007 en a débattu(3). La plupart des chercheurs participants ont admis qu'aux origines, seuls les facteurs biologiques (notamment génétiques) ont contrôlé le développement du cerveau. Mais vers - 60.000 ans, la biologie et l'organisation du cerveau ont cessé de se modifier et d'autres facteurs ont entraîné le développement de l'hominisation.

Cependant, ces autres facteurs n'auraient pas pu intervenir si les bases neurales adéquates n'avaient pas été déjà en place, longtemps auparavant. Parmi celles-ci, on cite l'expansion progressive de la mémoire de travail, permettant de retenir les souvenirs du passé, reconnaître des objets dans le présent et planifier le futur. Les anthropologues Dwight Read(4) et Sander van der Leeuw ont comparé les mémoires de travail chez le chimpanzé et chez l'homme moderne. Selon les échelles qu'ils ont retenues, la capacité de telles mémoires est de 7 chez le jeune humain de 12 ans, mais ne dépasse pas 2 ou 3 chez le chimpanzé. Ce dernier ne peut donc entrer en compétition avec l'homme. L'ancêtre du chimpanzé ne le pouvait pas davantage face aux hommes d'il y a 60.000 ans, lesquels disposaient de capacités de mémoires analogues aux nôtres.

Une autre évolution neuronale fondamentale aurait été l'apparition des désormais fameux «neurones miroirs» dont nous avons déjà plusieurs fois entretenu nos lecteurs(5). Ces neurones permettraient d'élaborer une « théorie de l'esprit », concept par lequel on désigne la capacité de réaliser que les autres sont capables de pensées et d'intentions analogues aux siennes. Grâce à ces neurones, les premiers humains ont pu coopérer pour conduire des tâches complexes, même sans disposer de langages organisés autres que des signes et mimiques. Mais la conséquence la plus importante de tels changements neuronaux fut la capacité d'apprendre par imitation et de transmettre l'expérience aux jeunes, ce que les animaux, même les chimpanzés, ne font qu'exceptionnellement, au hasard et, dans les meilleurs cas, sans esprit de suite, si l'on peut dire. La question se pose évidemment de savoir si les cerveaux d'autres animaux disposent aussi de neurones-miroirs, à quoi ils les utilisent et pourquoi leur usage ne s'est pas étendu.

Quoiqu'il en soit, une nouvelle ère de développement s'est ouverte avec l'utilisation systématique, à partir de quelques – 10.000 ans, des outils techniques de toutes sortes, mais aussi de pratiques telles que l'agriculture et l'élevage. Nous avons développé ce point de vue dans notre article sur le zootechnocène(6). L'expansion et les compétitions ou conflits entre les diverses cultures utilisant ces formes d'acquisition cognitive conscientes et inconscientes ont joué et continuent à jouer un rôle essentiel dans leur amélioration.

Questions

Les travaux évoqués ci-dessus, notamment ceux du colloque The Sapient Mind, ne répondent pas à toutes les questions que nous nous sommes posées dans le fil de cet article. Le point principal, qui lui donne son titre, reste encore mystérieux. On peut certes expliquer pourquoi les hominidés et leurs descendants humains disposent d'un gros cerveau. Mais on ne peut pas expliquer pourquoi leurs lointains prédécesseurs ont acquis les spécificités neuronales, notamment les bases d'une mémoire de travail et des réseaux neuronaux organisés en miroir, leur ayant permis des millions d'années après de devenir capables de constructions épigénétiques. Ils n'en avaient à l'époque aucun besoin, du fait précisément qu'elles n'existaient pas encore. Les évolutionnistes se sont posés la même question concernant l'évolution d'organes sensoriels tels que l'œil. Ce ne furent pas les avantages apportés par la vision qui ont expliqué le développement de cet organe puisque la vision n'existait pas avant lui.

Concernant le cerveau et les capacités cognitives, domaines où bien entendu les explications finalistes spiritualistes abondent mais qui ne présentent aucun intérêt scientifique, on fera appel à des explications darwiniennes plus simples, utilisées à propos de l'œil. On pourra parler de phénomènes aléatoires prolongés, tels que l'existence chez certaines espèces de primates d'une dérive génétique, concernant aussi bien le cerveau que d'autres caractères physiologiques, dont l'intérêt pour la survie ne serait apparu que lors d'un changement progressif de l'environnement. Autrement dit, il se serait agi d'une exaptation selon le mot popularisé par Stephen Jay Gould.

Mais pourquoi une telle dérive chez les ancêtres de l'australopithèque et non chez ceux du chimpanzé, alors semble-t-il que les habitats de départ où ils se trouvaient n'étaient pas très différents ? De micro-raisons pourraient peut-être l'expliquer, si l'on était en mesure de reconstituer le passé d'une façon très fine. Mais ce n'est pas le cas. Nous parlerons donc, pour confesser notre ignorance toute relative, d'un phénomène relevant de l'émergence faible(7).

Notes
(1) Merlin Donald, Les origines de l'esprit moderne, traduit de l'américain, De Boeck 1999
(2) C'est notre cas. Certes le darwinisme exclut la transmission héréditaire des caractères acquis pendant la vie d'adulte. Mais il n'exclut pas la transmission de caractères acquis par mutation dès lors que ceux-ci favorisent la survie, notamment pendant l'enfance. Dès la naissance, le nouveau né babille et communique avec ses parents et ses pairs, en exploitant les bases neurales dont il dispose héréditairement. Si la pratique de tels langages enfantins facilite sa survie au sein de son groupe, il dispose d'un avantage sélectif. Autrement dit, celui qui aura par mutation (micro-mutations) bénéficié de bases neurales favorisant particulièrement le babillage aura un avantage sélectif par rapport aux autres. Il transmettra donc les gènes mutés dès qu'il sera lui-même en âge de reproduction. De génération en génération, les commandes génétiques correspondantes se trouveront donc renforcées, avec le cas échéant augmentation lente de la taille du cerveau. D'une façon certes invisible pour nos moyens d'observation actuels, seront ainsi transmises les bases génétiques permettant d'obtenir un cerveau plus performant. C'est un argument de cette nature que les méméticiens, tels Susan Blackmore, utilisent pour expliquer l'augmentation de la taille du cerveau chez les hominiens ayant été « colonisés » dès les origines par la multiplication des mèmes langagiers et comportementaux.
On pourrait, semble-t-il, penser qu'une modification génétique des cerveaux humains pourrait se produire spontanément avec l'apparition épisodique d'enfants surdoués dont on estime généralement que les capacités sont d'origine génétique, même si elles ne sont pas visibles. Si les enfants surdoués survivaient mieux que les autres dans nos sociétés, au lieu d'être persécutés, ils finiraient à la longue par engendrer des lignées au cerveau modifié, plus efficace que les nôtres.
(3) The Sapient Mind. Archaeology meets Neuroscience
http://publishing.royalsociety.org/index.cfm?page=1423
(4) Dwight Read http://jasss.soc.surrey.ac.uk/2/3/10/Read.html
(5) Voir notre présentation d'un livre sur les neurones miroirs.
(6) Voir notre article La révoluton du zootechnocène .
(7) Voir notre article : De l'évolution et de l'émergence

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