Stanford dit que votre cerveau serait formé de deux organes distincts. Vrai ?

Le cerveau est-il composé de deux organes ?

Votre cerveau est-il vraiment deux organes distincts ? En septembre 2026, l'université Stanford titrait : une étude conclut que le cerveau humain est composé de deux organes distincts. Smithsonian le disait plus vivement : deux systèmes nerveux distincts, comprimés ensemble. D'abord, il ne s'agit ni du cerveau gauche et droit, ni de patients au cerveau divisé.

La séparation va de l'avant vers l'arrière. D'un côté, le prosencéphale et le mésencéphale. De l'autre, le rhombencéphale, à l'arrière et à la base du crâne, où le cerveau rejoint la moelle épinière. L'idée est que ces deux parties viennent de deux types de cellules progénitrices.

Cinq jours plus tard, le rédacteur scientifique d'Ars Technica écrivait : vous n'avez pas deux cerveaux. Alors, qui a raison ? Voici la réponse courte, avant la longue. Les expériences apportent de solides indices pour deux groupes de cellules progénitrices, sans exclure une cellule progénitrice commune très éphémère.

Les appeler deux organes relève d'une interprétation, et même le chercheur principal n'y voit qu'une idée. Pour voir où s'arrêtent les preuves et où commence l'idée, remontons à une expérience sur des salamandres en 1952.

La plaque neurale unique du manuel

Tout cerveau de vertébré commence par une nappe plate de cellules sur le dos de l'embryon, la plaque neurale. Cette nappe se replie en tube, dont l'extrémité antérieure se gonfle pour former le cerveau. Comment une seule nappe sait-elle quelle extrémité deviendra le prosencéphale, et laquelle le rhombencéphale ? En 1952, l'embryologiste néerlandais Pieter Nieuwkoop a cherché à le savoir avec des embryons de tritons et de salamandres.

Il prélevait des lambeaux de tissu externe et les insérait à différents niveaux dans le tissu neural de l'embryon. L'extrémité de chaque lambeau, la plus éloignée de l'embryon, devenait du tissu du prosencéphale. Près de la base, elle devenait des parties plus postérieures, selon le niveau d'insertion. De ces expériences, il proposa un modèle en deux étapes.

D'abord, un signal transforme le tissu externe ordinaire en tissu neural. Seul, ce tissu neural forme seulement des structures avant, prosencéphale et mésencéphale. Ensuite, un autre signal n'agit que sur du tissu déjà neural et le déplace vers l'arrière. Plus l'exposition est longue et forte, plus le tissu finit vers l'arrière : rhombencéphale, puis moelle épinière.

Dans ce modèle, une seule nappe de départ : l'arrière du cerveau est l'avant transformé. Une revue de 1999 disait que ce modèle survivait encore et expliquait de nouvelles expériences. L'article de Nature sur l'étude de 2026 s'ouvre sur la même image. Depuis des décennies, dit-il, beaucoup de scientifiques pensent qu'un seul type de cellule progénitrice donne naissance à tout le cerveau.

Kyle Loh, le biologiste de Stanford qui a dirigé ces travaux, le compare au poumon. Le poumon a deux lobes, gauche et droit, mais personne ne pense qu'il vient de deux origines distinctes. Les parties du cerveau sont assemblées bout à bout, donc une origine unique semblait évidente. Deux gènes comptent pour la suite : Otx2 et Gbx2.

Chez la souris, Otx2 est actif dans le prosencéphale et le mésencéphale, Gbx2 à l'avant du rhombencéphale. Ils se rencontrent à une frontière, entre le mésencéphale et le rhombencéphale. Dans une étude de 1999, les souris sans Gbx2 voyaient la zone Otx2 s'étendre vers l'arrière. Activer Gbx2 dans la zone Otx2 déplaçait cette frontière vers l'avant, et les embryons développaient un rhombencéphale plus grand.

Loh explique que, dès les années 1990, on voyait ces deux gènes dans différentes parties de l'embryon. La nouvelle question remonte plus tôt. Les cellules de chaque côté de cette frontière diffèrent-elles dès le départ ?

Expérience 1 : marquage de cellules dans un embryon de souris

L'étude du laboratoire de Loh à Stanford a été publiée dans Nature Neuroscience le 18 septembre 2026. Par coïncidence, Nieuwkoop est mort le 18 septembre 1996, exactement trente ans plus tôt. L'article complet est payant, mais une version antérieure a été publiée librement en juillet 2025, donc les chiffres viennent de cette prépublication. Quand les figures publiées diffèrent, je le préciserai.

La première expérience a suivi des cellules au fil du temps dans des embryons de souris. Les souris ont été modifiées pour qu'une seule dose de médicament marque définitivement toute cellule ayant activé Gbx2, le gène de l'arrière, à cet instant. Chaque cellule marquée devenait rouge, ainsi que toutes ses descendantes.

Au jour sept et demi du développement, pendant la gastrulation, l'équipe a administré cette dose. La gastrulation pose les couches de base de l'embryon, et les deux types de cellules progénitrices y apparaissent d'abord. Le moment comptait. Une étude antérieure avait essayé avec du tamoxifène, un médicament qui reste plusieurs jours dans l'organisme.

Il pouvait marquer des cellules du rhombencéphale n'ayant activé Gbx2 que plus tard. L'équipe a utilisé une version brève du médicament, donc la fenêtre de marquage durait environ douze heures. Un et deux jours plus tard, les cellules rouges étaient dans le rhombencéphale, aucune dans le prosencéphale ou le mésencéphale. Près de la naissance, au jour dix-huit et demi, les cellules rouges restaient pratiquement absentes du prosencéphale et du mésencéphale.

Un marquage une demi-journée plus tôt, au jour sept, donnait le même résultat. Mais ce test ne suit que les cellules déjà du côté arrière. L'équipe a donc mené un second test sans choisir de côté. Elle a utilisé un outil génétique nommé Confetti, qui marque au hasard des cellules uniques dans une de trois couleurs.

Chaque cellule marquée forme un petit amas de la même couleur. Dans 16 embryons, ils ont compté 494 amas issus de tissu neural. Trois cent onze d'entre eux, environ soixante-trois pour cent, étaient dans le prosencéphale et le mésencéphale. 161 d'entre eux, environ 33 %, étaient dans le rhombencéphale.

Les auteurs décrivent chaque amas comme presque exclusivement d'un côté ou de l'autre. Cela fait environ 96 %. Les 22 autres amas, environ 4,5 %, se trouvaient des deux côtés de la frontière. La règle compte : un amas avec moins de deux cellules de l'autre côté allait du côté où étaient majoritaires ses cellules.

Si une seule cellule égarée suffisait à le classer comme mixte, la part mixte serait plus élevée. Ars Technica l'a souligné : 96 % ne font pas 100 %. Le communiqué de Stanford allait plus loin, affirmant que les deux populations ne se chevauchent jamais. Pourtant, la conclusion des auteurs suit les chiffres : à la fin de la gastrulation,

la plupart de ces cellules se dirigent déjà vers le cerveau antérieur ou postérieur.

Expérience 2 : des cellules souches humaines qui ne changeaient pas de trajectoire de développement

Les souris ne sont pas des humains, donc l'équipe a aussi travaillé sur des cellules souches humaines en culture. Elle a utilisé plusieurs lignées de cellules souches pluripotentes humaines, capables de devenir presque n'importe quel tissu. En deux jours, avec différents mélanges de signaux, elle les a transformées en cellules progénitrices avant ou arrière. Le type arrière est apparu après ajout de FGF et d'un rétinoïde proche de la vitamine A, en bloquant trois autres signaux : BMP, TGF-beta et WNT.

Puis est venu le test clé. Ils ont donné aux cellules arrière les signaux qui forment normalement le prosencéphale et le mésencéphale. Deux jours plus tard, la plupart n'avaient pas changé de type. Ils ont donné aux cellules avant des signaux de rhombencéphale, sans qu'elles changent non plus.

Rayyan Jokhai, étudiant en cycle supérieur et l'un des deux auteurs principaux, en a tiré la leçon pratique. Selon lui, les tentatives antérieures de fabriquer des neurones du rhombencéphale partaient sans doute de cellules avant, ce que l'étude montre impossible. Le résultat n'était pourtant pas absolu. Cultivées ensemble, quelques cellules arrière ont activé SIX3, marqueur de l'avant du cerveau.

Souvenez-vous de ce gène, il reviendra plus tard. L'équipe a aussi étudié comment chaque type cellulaire compacte son ADN, une couche de contrôle appelée chromatine. La chromatine aide à décider quels gènes une cellule peut facilement utiliser. Les deux types cellulaires avaient des profils nettement différents d'ADN ouvert et fermé.

Les auteurs y voient ce qui maintient en partie chaque cellule sur sa voie. Ils ajoutent une réserve : une culture peut ne pas reproduire toute la complexité d'un véritable embryon.

Singes, poussins, poissons et un ver sans cerveau

L'équipe a demandé si cette séparation concernait seulement souris et humains. Elle a réanalysé des données monocellulaires publiées d'embryons de macaque, de poulet et de poisson-zèbre. Dans chacun, elle a trouvé les mêmes deux groupes progéniteurs, avant et arrière. Puis elle a examiné un animal sans cerveau du tout.

Le ver à gland est un petit animal fouisseur des fonds marins, avec seulement un réseau nerveux dispersé. En 2003, une étude a trouvé 22 gènes qui organisent le système nerveux des chordés et s'activaient dans sa couche externe, presque dans le même ordre avant-arrière que chez les animaux à moelle épinière. Christopher Lowe, auteur de cette étude, figure aussi sur l'article de 2026.

Dans des embryons de ver à gland en gastrulation, l'équipe a vu la même séparation en deux parties. Ici, l'article publié est plus solide que la prépublication. La prépublication disait que ces colorations venaient d'un seul embryon par espèce. Les figures publiées disent que les images sont représentatives de cinq embryons de poulet, neuf de poisson-zèbre et dix de ver à gland.

Les vers à gland et les humains ont partagé leur dernier ancêtre il y a plus d'un demi-milliard d'années. Le résumé publié situe cela à 550 millions d'années, des hémichordés, le groupe du ver à gland, aux mammifères. Loh souligne que cela précède la formation du supercontinent Pangée. Si cette séparation est si ancienne, elle précéderait tout ce que nous appellerions un cerveau dans notre lignée.

La contestation : est-ce vraiment deux organes ?

Alors, deux groupes de cellules progénitrices signifient-ils deux organes ? Le résumé de l'article choisit ses mots : nous postulons que le cerveau est un organe composite. Loh va plus loin dans ses entretiens. Il a dit à Nautilus que considérer le cerveau comme un organe unique est un anachronisme historique.

Son raisonnement : les scientifiques ont d'abord étudié les souris et les humains, avec un crâne unique contenant une grosse masse grise molle. Au minimum, disait-il, il y a deux organes distincts. Le communiqué de Stanford décrit le cerveau comme deux anciens systèmes nerveux habilement réunis. Mais en octobre, Loh a dit à Live Science que ce n'était qu'une idée et qu'elle pourrait changer avec les découvertes.

Les scientifiques extérieurs se sont montrés plus prudents. Alex Pollen, de l'université de Californie à San Francisco, non impliqué, a soulevé un problème dans l'article d'actualité de Nature. Il est difficile de prouver, disait-il, que les deux groupes ne viennent pas d'une seule cellule progénitrice éphémère. Les auteurs reconnaissent cette possibilité.

Ils écrivent que leurs résultats ne peuvent exclure une cellule progénitrice commune à tout le cerveau, présente très brièvement. Cecilia Moens, du Fred Hutchinson Cancer Center, n'est pas convaincue que les deux destins soient entièrement fixés. Elle a vu des cellules changer de destin, même brièvement. Là aussi, les auteurs restent prudents : il faut encore démontrer que les cellules sont vraiment engagées dans un embryon vivant.

John Timmer, d'Ars Technica, a pris un autre angle. Quand apparaissent les premières cellules engagées vers les neurones, l'embryon distingue déjà sa tête de sa queue, son dos de son ventre. Il n'est donc pas surprenant que les cellules nerveuses héritent d'une indication de leur position.

Son verdict : vous avez un seul cerveau, avec plusieurs régions distinctes. Des critiques plus vives ont aussi surgi. Loh raconte qu'il y a des années, après une conférence qu'il a donnée, le directeur d'un département de biologie du développement s'est levé et a déclaré que tout était entièrement faux. Il décrit la publication de l'article comme une bataille très difficile.

D'autres accueillent l'idée favorablement. Anna Di Cosmo, de l'université de Naples, a dit à Live Science qu'elle révèle l'ascendance profondément modulaire du cerveau des vertébrés. Que signifie donc vraiment le mot organe ici ? Les auteurs eux-mêmes renvoient au cœur.

Le cœur vient de deux groupes cellulaires, les premier et second champs cardiaques, qui se rejoignent pour former un seul organe. Personne ne dit que vous avez deux cœurs. On savait déjà que la moelle épinière provenait de ses propres cellules progénitrices distinctes. La suggestion plus large est donc que tout le système nerveux central pourrait être assemblé à partir de progéniteurs propres à chaque région.

Loh dit que son laboratoire teste maintenant directement la moelle épinière. Pour le cervelet, il dit qu'il n'existe aucune donnée dans un sens ou dans l'autre. La formulation juste est donc celle-ci : un cerveau, peut-être bâti à partir de deux débuts, dont les scientifiques discutent encore le sens.

Combien de fois les systèmes nerveux ont-ils évolué ?

L'idée plus vaste de Loh est évolutive : deux systèmes nerveux plus anciens auraient été rapprochés. Pour l'évaluer, il faut voir à quel point les premiers systèmes nerveux étaient étranges. Commençons par les cténophores. Une étude de 2023 sur l'ordre des gènes dans les chromosomes les a placés comme groupe frère de tous les autres animaux.

Autrement dit, leur lignée pourrait s'être séparée la première, avant même les éponges. En 2014, le génome d'un cténophore a conduit ses auteurs à proposer que son système nerveux ait probablement une origine indépendante. En 2023, des scientifiques ont cartographié au microscope électronique le réseau nerveux d'une noix de mer âgée d'un jour, un cténophore commun. Cinq de ses neurones du réseau nerveux étaient fusionnés, partageant une membrane continue, sans espace entre eux.

Les auteurs l'ont appelé un réseau nerveux syncytial. Science News a rapporté que les cténophores pourraient être une mosaïque de deux systèmes nerveux d'origines évolutives différentes. Ces découvertes nourrissent l'idée que les neurones auraient évolué deux fois. Joseph Ryan, de l'université de Floride, reste sceptique.

Nous parlons de près d'un milliard d'années d'évolution, disait-il. Sur une telle durée, un seul système nerveux d'origine peut devenir très étrange. Leslie Babonis, de Cornell, estime qu'il existe beaucoup d'indices d'une évolution unique des neurones chez l'ancêtre commun de tous les animaux. Max Telford, de University College London, juge tout à fait plausible que les éponges n'aient pas de système nerveux parce qu'elles l'ont perdu.

La question reste ouverte : deux origines, ou une seule origine très transformée. Les méduses ajoutent une autre couche. Loh les décrit comme ayant deux systèmes nerveux physiquement séparés, à différentes extrémités du corps. La littérature scientifique le décrit un peu autrement.

Chez de nombreuses méduses, un système de contrôle centralisé fonctionne avec des réseaux nerveux plus diffus. Hydra, une minuscule parente d'eau douce, possède un réseau nerveux externe et un autre interne, différents par leur anatomie et leur fonction. Dans tous les cas, certains animaux font fonctionner plusieurs réseaux nerveux dans le même corps. En 2016, le groupe de Detlev Arendt a proposé une histoire de l'émergence des cerveaux à partir de réseaux comme ceux-ci.

Un ancien réseau nerveux a développé deux centres de contrôle, aux extrémités opposées du corps. L'un, le système nerveux apical, contrôlait la physiologie générale du corps. L'autre, le système nerveux blastoporal, coordonnait l'alimentation et les mouvements. Ils proposaient que ces centres se développent et fusionnent pour former le cordon nerveux et le cerveau des animaux avec un côté gauche et un côté droit.

Cela rappelle fortement l'histoire de Stanford. Mais l'étude de 2026 ne montre pas que les deux centres d'Arendt correspondent à ses deux populations progénitrices. Sur l'évolution unique ou double des neurones, Arendt a dit à Scientific American qu'il restait indécis. Une étude sur une anémone de mer ajoute un indice.

Chez Nematostella, un gène de la famille SIX3 s'active à l'extrémité opposée à la bouche. C'est la même famille que l'équipe de Stanford a utilisée pour marquer l'avant du cerveau. Cela s'inscrit dans un long débat sur l'extrémité de ces animaux qui correspond à notre tête. Comme le disait un article de 2013 : qu'est venu d'abord, la tête ou le cerveau ?

Pour situer le temps, Smithsonian place notre séparation d'avec les ancêtres des méduses entre 600 et 700 millions d'années. La séparation d'avec les ancêtres des vers à gland remonte à environ 550 à 600 millions d'années.

Rhombencéphale, mésencéphale, prosencéphale : le rhombencéphale en segments

Retour au rhombencéphale, car sa construction est inhabituelle. Dans l'embryon, le rhombencéphale se divise brièvement en une rangée de segments appelés rhombomères. Une revue de référence en compte sept, certains schémas allant jusqu'à huit. Chaque segment est un compartiment à lignée restreinte : les cellules restent en grande partie dans leur segment.

C'est une autre frontière de lignée au cours du développement, mais pas celle étudiée par l'équipe de Stanford. Une famille de gènes appelée Hox s'active le long du rhombencéphale en domaines ordonnés et imbriqués, comme des marches. Les bords de ces domaines correspondent aux frontières entre segments. L'organisation des nerfs crâniens, ceux du visage, de la mâchoire et de la gorge, remonte aux segments dont ils sont issus.

Si l'on inactive un gène Hox, les segments changent. Les souris dépourvues de Hoxa1 perdent le rhombencéphale 5, et les rhombencéphales 4 et 6 fusionnent. Sans Hoxb1, le rhombencéphale 4 prend les caractéristiques du rhombencéphale 2. Perdez tout un groupe de ces gènes, et les neurones moteurs des rhombencéphales 5 et 6 se développent anormalement.

Ce système est ancien : le même réseau Hox des segments du rhombencéphale existe chez les lamproies, près de la base de l'arbre des vertébrés. Les chordés non vertébrés ont le motif Hox imbriqué, mais pas de segments du rhombencéphale. Marianne Bronner, auteure de cette étude sur les lamproies, figure aussi sur l'article de 2026. Et les rhombencéphales 5 et 6 sont exactement ce que l'équipe de Stanford a visé ensuite.

Des motoneurones du rhombencéphale dans une boîte de culture

À partir de cellules de type arrière, l'équipe a produit des neurones moteurs portant les marqueurs des rhombencéphales 5 et 6. Ces cellules portaient quatre marqueurs du rhombencéphale : HOXA1, HOXA3, PHOX2A et PHOX2B. Les marqueurs de la moelle épinière, comme HOXA5 et MNX1, étaient presque absents. Les cellules produisaient aussi l'appareillage de l'acétylcholine, que les neurones moteurs utilisent pour signaler aux muscles.

Elles émettaient des potentiels d'action, clignotaient à l'imagerie calcique et répondaient à des interrupteurs déclenchés par la lumière. Ces tests fonctionnels restaient modestes : quatre cellules par test électrique et dix pour l'imagerie calcique, chaque série issue d'une seule expérience. Le communiqué de Stanford présente cela comme la première fois où des cellules souches pluripotentes humaines deviennent en laboratoire des neurones moteurs fonctionnels du rhombencéphale. Mais le mot premier doit être nuancé.

En 2018, une équipe de Rome a produit des neurones moteurs crâniens humains en forçant l'activation de trois gènes : Ngn2, Isl1 et Phox2a. Ces cellules étaient elles aussi électriquement actives. Le résumé publié est plus mesuré que le communiqué : il décrit ces neurones comme jusqu'ici difficiles à produire en culture. L'article de Nature parlait d'une prouesse difficile.

La méthode de Stanford est différente : elle suit le développement par la cellule progénitrice de type arrière, plutôt que de forcer l'activation de gènes. Pourquoi les neurones moteurs du rhombencéphale comptent-ils ? Ils passent par les nerfs crâniens vers le visage, la mâchoire, la langue et la gorge. Le tronc cérébral, aussi appelé région bulbaire, contrôle les muscles nécessaires à la déglutition.

La SLA attaque à la fois les neurones moteurs supérieurs du cerveau et les neurones moteurs inférieurs du tronc cérébral et de la moelle épinière. Chez environ un tiers des personnes atteintes de SLA, les premiers symptômes touchent ces muscles bulbaires. Environ 75 pour cent des personnes atteintes de SLA classique connaissent finalement des difficultés à avaler, parler et mâcher. La plupart meurent d'insuffisance respiratoire, généralement dans les trois à cinq ans après le début des symptômes.

La forme la plus fréquente de l'AMS, l'amyotrophie musculaire spinale, vient d'anomalies dans les deux copies d'un gène appelé SMN1. Elle endommage les cellules nerveuses du tronc cérébral et de la moelle épinière qui commandent les muscles de la parole, de la marche, de la respiration et de la déglutition. Le point de Loh est pratique. Les chercheurs ne peuvent pas prélever des neurones moteurs vivants du rhombencéphale d'un patient pour voir comment ces maladies les attaquent.

Faire pousser ces neurones en culture donne aux chercheurs un moyen d'étudier ces maladies. Précisons-le : l'article ne rapporte encore aucune expérience sur des maladies. C'est un nouvel outil de recherche, pas un traitement. Le financement incluait les NIH et la Spinal Muscular Atrophy Foundation.

Le mythe du cerveau reptilien et un seul cerveau

Vous avez peut-être entendu parler du cerveau triunique, ou cerveau reptilien. L'idée, popularisée par Paul MacLean dans les années 1960, suppose que les parties cérébrales récentes se sont empilées sur les anciennes au cours de l'évolution. Un article de 2020 destiné aux psychologues le disait dans son titre : votre cerveau n'est pas un oignon avec un petit reptile à l'intérieur. Il explique que cette vision en couches est discréditée depuis longtemps chez les neurobiologistes et invite les psychologues à l'abandonner.

Son point central : tous les vertébrés possèdent les mêmes régions cérébrales de base, prosencéphale, mésencéphale et rhombencéphale. Ne lisez donc pas cette nouvelle étude comme un vieux rhombencéphale de reptile surmonté d'un nouveau prosencéphale de mammifère. La séparation décrite pourrait remonter au-delà des reptiles et des mammifères, jusqu'aux ancêtres que nous partageons avec les vers à gland. Elle concerne l'origine des cellules, pas une hiérarchie des animaux.

Et répétons-le : la séparation va de l'avant vers l'arrière, pas de gauche à droite. Alors, votre cerveau est-il vraiment composé de deux organes distincts ? C'est un seul cerveau, dont des régions distinctes travaillent ensemble. Les expériences suggèrent que ce cerveau unique est construit à partir de deux débuts.

Que ces débuts aient autrefois été deux systèmes nerveux distincts reste seulement une idée. Et les scientifiques débattent encore de la question de savoir si les deux populations progénitrices sont réellement engagées dans un embryon vivant. Un cerveau, deux débuts, et un débat ouvert.