Une étude génétique lève le voile sur les différences cérébrales entre les sexes
Pourquoi la dépression est-elle plus fréquente chez les femmes et l'autisme chez les hommes ? Pourquoi, de manière générale, la susceptibilité aux troubles du neurodéveloppement, psychiatriques et neurodégénératifs diffère-t-elle selon le sexe ? C'est à ce type de question qu'ont voulu répondre des scientifiques de l'Institut national de la santé mentale de Bethesda, aux États-Unis, par une étude génétique publiée en avril dans la revue Science.
L'espèce humaine comporte environ 20 000 gènes, dont l'immense majorité est commune aux deux sexes ; seule une poignée d'entre eux, situés sur le chromosome Y, est propre à l'homme. Or, les chercheurs de Bethesda ont mis en évidence que plus de 3 000 de ces 20 000 gènes présentent, dans le cerveau, une expression différentielle selon le sexe. Autrement dit, l'organe pensant ne lit pas les instructions du programme génétique commun aux deux sexes exactement de la même manière ; et cette étude n'est pas la première à le montrer.
Rien d'étonnant, si l'on considère que le cerveau contient de nombreux récepteurs d'hormones sexuelles et que les concentrations de ces dernières – œstrogènes et testostérone en particulier – diffèrent nettement en fonction du sexe. Elles agissent en contrôlant l'expression des gènes, c'est-à-dire leur niveau d'activité, dans une grande variété d'organes, cerveau compris.
Deux tiers des régions du cerveau concernées
L'expression génétique différentielle entre cerveaux masculin et féminin a-t-elle pour corollaire des différences structurales, fussent-elles minimes ? Oui, si l'on se réfère à l'article publié en 2011 dans The Conversation par Franck Ramus qui dirige l'équipe Développement cognitif et pathologie à l'École normale supérieure (ENS) – PSL.
Comme il l'explique, le travail de son équipe s'est basé sur la cohorte UK Biobank comprenant de nombreuses données médicales, biologiques, et sociales sur 500 000 adultes britanniques, dont environ 40 000 ont passé une IRM cérébrale. De ce fait, indique Franck Ramus, notre étude n'a pas la fiabilité limitée de la plupart des études précédentes, précise ce chercheur en neurosciences. C'est en fait la plus vaste étude sur les différences cérébrales entre les sexes jamais publiée.
Peut-on dans ces conditions mettre en évidence d'éventuelles différences relatives de taille de structures cérébrales entre hommes et femmes par rapport au volume global du cerveau ? On en trouve de nombreuses, un peu partout dans le cerveau, constate Franck Ramus. Sur 620 régions cérébrales que nous avons analysées, environ les deux tiers (409/620) étaient significativement différents entre hommes et femmes, environ pour moitié relativement plus grosses chez les hommes, et pour moitié le contraire. [...] Si les cerveaux des hommes et des femmes sont globalement similaires, au-delà de la différence de volume total, ils sont également proportionnés de manière légèrement différente, précise ce neuroscientifique.
Et quid des causes de ces différences ? Il y a de bonnes raisons de penser qu'à la fois des différences génétiques, hormonales et environnementales [éducation comprise] peuvent induire de telles différences, répond Franck Ramus. Mais personne n'est à l'heure actuelle capable de préciser leurs contributions relatives et les mécanismes précis qui sont en jeu.
Des niveaux d'activation variables selon le sexe
Ces différences structurales se doublent-elles de différences fonctionnelles au niveau des différentes zones du cerveau ? Oui, comme le montrent les travaux de neurobiologistes de l'université Stanford en Californie, publiés en 2024 dans la revue PNAS. L'activité des différentes régions cérébrales est visualisable par la technique d'IRM fonctionnelle (IRMf) qui permet d'objectiver leur niveau d'activation.
L'originalité du travail de l'équipe de Stanford est qu'elle a utilisé un modèle de deep learning (apprentissage profond) pour entraîner – en utilisant un grand nombre d'images d'IRMf – une IA à distinguer un cerveau d'homme d'un cerveau de femme.
Résultat : dans plus de 90 % des cas, l'algorithme réussit à déterminer s'il s'agit d'un cerveau féminin ou masculin ! Et ce, comme ont pu le déterminer les chercheurs, en se basant sur les schémas d'activation différentiels de zones cérébrales – comme le système limbique et le striatum – impliquées dans les émotions, la motivation, la prise de décision, les impulsions, le plaisir, les addictions ou encore la mémoire.
Ramus concluait ainsi son article dans The Conversation : Dans l'état d'ignorance qui est le nôtre, il serait [...] prudent d'éviter de trop spéculer sur les causes et les conséquences des différences cérébrales entre les sexes. Mais il serait aussi temps d'abandonner le discours tendant à nier systématiquement la possibilité même de l'existence de ces différences, car il est maintenant clair que ce discours est erroné. On ne saurait mieux dire.
