L’embryologie physique relance le débat sur l'évolution humaine
Placée dans une boîte de Pétri, une tête d’embryon, isolée du corps, continue à osciller spontanément et longuement. Vincent Fleury, chercheur au sein du laboratoire NABI, publie dans Scientific Reports une étude qui détonne et vient bouleverser notre façon de comprendre l'évolution humaine.
© V. Fleury – NABI (CNRS/INSERM/Université Paris Cité)
Longtemps, la paléoanthropologie a débattu des origines de l'humanité et de son évolution à travers deux grands récits. L’East Side Story a d’abord fait de la vallée du Rift en Afrique et de la savane les moteurs de l'hominisation (bipédie, libération des mains pour s’outiller…). La West Side Story a ensuite compliqué le tableau en exhumant des fossiles dans les massifs forestiers de l'Afrique de l'Ouest, établissant ainsi une nouvelle géographie du berceau humain. Ces deux scénarios cherchent les causes de notre évolution dans notre environnement : le climat, les paysages, la pression des prédateurs, etc. Mais qu’en est-il des causes internes ? Des mécanismes physiques intrinsèques ne contraignent-ils pas aussi la morphogénèse des êtres vivants ? C'est l’approche privilégiée par l'Inside Story.
East Side, West Side… et l'autre histoire
Certains paléoanthropologues et biophysiciens observent déjà depuis quelques décennies, une régularité dans la formation des têtes d’hominidés. À mesure que le cerveau augmente de volume, la tête fléchit vers l’avant et la face recule.
© V. Fleury – NABI (CNRS/INSERM/Université Paris Cité)
Ce mouvement s’observe chez de nombreuses espèces et peut se résumer par un simple schéma géométrique articulant cou, base du crâne et visage. Comme un triangle qui se referme, s’enroule progressivement. Cette « canalisation morphologique » est à l’origine de l’hypothèse adoptée par Vincent Fleury, directeur de recherche CNRS au laboratoire Nanomédecine, biologie extracellulaire, intégratome, et innovations en santé (NABI, CNRS/INSERM/Université Paris Cité), qui revient à considérer que l'évolution ne produirait pas n'importe quelles formes. Autrement dit, certains matériaux vivants seraient en partie contraints par la physique du développement, indépendamment des mutations génétiques et de la sélection naturelle. Longtemps, cette hypothèse est restée sans validation expérimentale directe.
Surprise ! Elle bouge…
En bon physicien, Vincent Fleury s’est donc intéressé à l’embryon comme un objet soumis à des contraintes, des tensions et des flux. L’ « embryologie physique » qu’il pratique, consiste à identifier les lois mécaniques à l’œuvre dans le développement, à les modéliser, puis à les tester expérimentalement.
Pour comprendre le rôle du cœur dans le développement embryonnaire, le chercheur a isolé la tête embryonnaire de plusieurs modèles (poulet, souris) et le résultat fut surprenant. Privée de battement cardiaque, la tête ne s'immobilise pas, mais présente des oscillations spontanées et répétées pendant plusieurs heures. Le chercheur observe alors que lorsque le cerveau se dilate, la tête fléchit vers l'avant et quand il se contracte, elle se redresse. Quand le cœur bat, la corrélation est même inversée, la tête recule légèrement sous l'effet de la pression vasculaire. C'est donc la structure interne du tissu elle-même, ses filaments et ses éléments contractiles comme l’actomyosine qui imposent une contrainte au développement, même lorsque les forces varient.
La physique de l'embryon | Reportage CNRS
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Les contractions propres au tissu embryonnaire observées dans le cadre de son expérimentation viennent donc corroborer le scénario de l’Inside Story. Il existe des mécanismes internes qui, avant même la formation des os et des neurones, couplent la dilatation du cerveau à la flexion de la tête.
Vers une physique de l'hominisation ?
Ces résultats ne viennent pas en contradiction avec les principes de l’évolution, tient à souligner Vincent Fleury. La sélection explique pourquoi certaines formes persistent, mais certaines morphologies sont comme « encodées » dans la physique des tissus. Darwin lui-même, au chapitre 2 L'Origine des espèces, évoquait les « pressions réciproques » entre parties (d’une marguerite !) comme facteur de morphogenèse.
L'Inside Story s’en retrouve renforcée. D’autres têtes, d’autres organes, d’autres espèces restent à explorer par le prisme de l’embryologie physique. Une discipline qui pourrait bien éclairer l’histoire de l’hominisation sous un nouveau jour.
Références
Spontaneous cephalic oscillations in vertebrate embryos support the Inside Story scenario of human development and evolution.
Fleury, V.
Scientific Reports (2026).
https://doi.org/10.1038/s41598-026-50217-7