En analysant un vaste ensemble de données cérébrales d’avant et après la naissance, des chercheurs ont constaté que les différences développementales liées au sexe apparaissent dès le milieu de la grossesse. En moyenne, les garçons présentaient une augmentation plus importante du volume cérébral au cours de leur développement par rapport aux filles. Ces observations suggèrent que, bien que l’environnement post-natal influence significativement les différences cérébrales entre les sexes, la biologie prénatale joue un rôle important.
La période périnatale, incluant la période in utero et celle peu après la naissance, constitue une phase clé du développement pour le cerveau. Au cours de cette période, l’architecture cérébrale se met en place par le biais de processus développementaux tels que la prolifération, la migration et la différenciation cellulaires, la génération de synapses, la croissance dendritique et la formation des circuits neuronaux.
Ces processus sont déterminants pour le développement des capacités cognitives, comportementales, ainsi que pour la santé cérébrale tout au long de la vie. Des études ont par exemple suggéré que les profils de croissance cérébraux sont influencés par les changements environnementaux survenant au cours de la période périnatale. Les facteurs prénataux incluent par exemple les éléments génétiques et placentaires (hormones, nutrition, etc.), tandis que ceux post-nataux incluent les stimulations sensorielles et les interactions sociales.
Cette période critique du développement cérébral demeure cependant peu étudiée en raison des difficultés liées à l’application de la neuro-imagerie aux fœtus et aux nourrissons. En particulier, le moment précis où les différences liées au sexe apparaissent au cours du développement cérébral, ainsi que leurs causes, fait l’objet de débats persistants. Or, les recherches antérieures sur le sujet se sont généralement concentrées soit sur le développement cérébral prénatal, soit sur le développement post-natal, mais presque jamais les deux simultanément.
Dans une étude publiée le 15 janvier dans la revue Scientific Reports, une équipe de l’Université de Cambridge est parvenue à dresser un tableau détaillé du développement cérébral au cours de la transition prénatale-postnatale, ce qui a permis de mettre au jour le moment précis où les différences sexuelles apparaissent au cours du processus.
« Le cerveau humain connaît son développement le plus rapide et le plus complexe avant et peu après la naissance. Or, jusqu’à présent, on ignorait presque tout de la manière dont il se développe précisément durant cette période cruciale de la vie, et des éventuelles différences entre les sexes dans ce processus », explique dans un communiqué, Yumnah Khan, doctorante au Centre de recherche sur l’autisme à l’Université de Cambridge et auteure principale de l’étude. « Notre étude a mis en évidence l’existence de différences prénatales liées au sexe dans le développement du cerveau humain », indique-t-elle.
Des différences liées aux hormones sexuelles prénatales ?
Les chercheurs ont analysé l’un des plus grands ensembles de données d’imagerie par résonance magnétique périnatale, collectées dans le cadre du Developing Human Connectome Project. Cet ensemble de données incluait 798 examens provenant de 699 individus uniques, dont 263 prénatals et 535 néonataux, 380 garçons et 319 filles. Les examens ont été réalisés entre le milieu de la grossesse et un mois après la naissance afin de capturer les variations du développement cérébral liées à l’âge et au sexe.
Les chercheurs ont constaté que les garçons présentaient en moyenne une augmentation plus importante du volume cérébral avec l’âge gestationnel que les filles — une différence observée dès le milieu de la grossesse.
Trajectoire de croissance du volume cérébral total après prise en compte de l’âge postnatal lors de l’examen. © Khan et al.D’après Alex Tsompanidis, chercheur associé principal au Centre de recherche sur l’autisme et membre de l’équipe de recherche : « Cette étude aborde la question ancestrale de savoir si la nature joue un rôle dans la formation des différences cérébrales liées au sexe. Les résultats suggèrent que la biologie prénatale détermine en partie le développement de ces différences, même si l’expérience postnatale les influence davantage. »
La prochaine étape de l’étude consistera à évaluer si cette différence entre les sexes est liée aux hormones stéroïdiennes sexuelles prénatales, telles que la testostérone et les œstrogènes. Les fœtus mâles sont exposés à des taux nettement plus élevés de certaines de ces hormones, notamment la testostérone, et des études sur des animaux ont montré qu’elles sont impliquées dans l’apparition des différences sexuelles au niveau du cerveau et du comportement. « Il nous faut vérifier si cela est également vrai chez l’humain », souligne Tsompanidis.
Des maturations à des rythmes différents en fonction des besoins
Les données ont également révélé que les différentes régions cérébrales arrivent à maturité à des rythmes différents. La substance blanche, impliquée dans les connexions entre les différentes régions du cerveau, contribue significativement à la croissance cérébrale vers le milieu de la grossesse. En revanche, la substance grise, qui est responsable de la cognition et du traitement de l’information, domine la croissance cérébrale à la fin de la grossesse et peu après la naissance.
Le développement cérébral précoce semble également être régulé avec précision de sorte à répondre aux besoins développementaux. Les structures de la substance grise sous-corticale (telles que l’amygdale, le cervelet et le thalamus) présentent par exemple des taux de croissance maximaux plus précoces que la substance grise corticale. Cela suggère que les régions cérébrales soutenant les fonctions de base arrivent à maturité plus tôt que celles impliquées dans la cognition de haut niveau.
D’après Richard Bethlehem, professeur adjoint en neuroinformatique à l’Université de Cambridge et co-auteur de l’étude : « L’établissement de ces trajectoires de croissance cérébrale dès le plus jeune âge est crucial, car il peut nous aider à comprendre comment les différences dans le développement précoce du cerveau contribuent à divers résultats, notamment des troubles psychiatriques et neurodéveloppementaux tels que l’autisme, qui est associé à des différences dans les taux de croissance cérébrale. »
Par ailleurs, les résultats pourraient contribuer à la compréhension de la raison pour laquelle certaines maladies et troubles affectent davantage un sexe que l’autre, telles que la maladie d’Alzheimer et le trouble du spectre autistique.