Pourquoi le cerveau plisse-t-il ?

On dirait une grosse noix. Notre cerveau a une forme bien étrange avec tous ces replis sinueux à la surface du cortex. « Chez l’être humain, la formation de ces plis a principalement lieu entre le cinquième et le neuvième mois de la grossesse », explique François Rousseau, spécialiste du traitement de l’image médicale à Télécom Bretagne (Brest). Il vient de contribuer à un projet international(1) destiné à comprendre ce phénomène. Les résultats ont été publiés en février dans Nature Physics. « Nous avons montré que le cortex croît plus vite que la substance blanche qu’il recouvre. C’est sans doute la raison principale du plissement du cerveau », résume-t-il. Cette théorie, soutenue depuis près de quarante ans par de nombreux scientifiques, manquait jusqu’ici de preuve expérimentale. Pour la valider, les chercheurs d’Harvard participant à l’étude ont d’abord développé un algorithme qui simule la transformation du cerveau du fœtus. « De notre côté, nous avons réalisé un modèle 3D numérique à partir de plusieurs IRM d’un cerveau fœtal de cinq mois pour tester l’algorithme. » Les résultats ont été ensuite comparés à des modèles obtenus à partir d’IRM de fœtus de différents âges. « Non seulement des plis se forment, mais le degré et l’orientation des plissements au fil du développement cérébral concordent également. »

Plus spectaculaire encore, le modèle 3D numérique du cerveau fœtal de cinq mois, lisse à cette période du développement, a été imprimé en taille réelle afin d’obtenir une maquette en polymère (photo ci-contre). Plongé dans un liquide, le polymère a conforté les résultats numériques : sa couche superficielle a gonflé plus vite que son cœur et engendré des plissements particulièrement réalistes (photo ci-dessus) !