Les animaux plus petits ont un cerveau plus grand par rapport à leur corps.
Si des expressions telles que “cervelle de moineau” et “cervelle de lièvre” sont révélatrices, les cerveaux d’animaux constituent des exemples fascinants et variés de l’un des organes les plus complexes connus de la science. Les cerveaux des animaux diffèrent non seulement par leur taille globale, mais aussi par leur taille par rapport à la masse corporelle de l’animal.
Avec 8 kilogrammes en moyenne, le cachalot (Physeter macrocephalus) a le plus gros cerveau, mais sa masse corporelle totale est de 45 tonnes (40 tonnes métriques), soit un rapport cerveau/masse corporelle de 1:5 100. Mais quel animal a le plus gros cerveau par rapport à sa taille ?
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Une étude publiée en 2009 dans la revue Brain, Behavior and Evolution a révélé qu’un genre de fourmi particulièrement minuscule possède le plus gros cerveau par rapport à sa taille. Brachymyrmex a une masse corporelle moyenne pouvant atteindre 0,049 milligramme et une masse cérébrale moyenne de 0,006 milligramme. Cela signifie que son cerveau représente environ 12 % de sa masse corporelle, soit un rapport cerveau/masse corporelle d’environ 1:8.
Pourquoi les animaux évoluent-ils vers des cerveaux plus grands ?
En termes absolus, la taille du cerveau des animaux a tendance à augmenter avec la taille de l’animal. Les cerveaux plus volumineux sont généralement liés à trois facteurs : “l’investissement maternel, la complexité du comportement et la taille pure et simple du corps”, a déclaré Sophie Scott, professeur de neurosciences cognitives à l’University College de Londres.
“Avoir un corps plus grand signifie avoir besoin de le contrôler davantage”, a déclaré Scott à Live Science. “Les superprédateurs ont tendance à être grands. Et en raison d’un besoin de comportement plus complexe, comme être capable de déjouer ses proies, ils bénéficient d’un plus gros cerveau.”
Mais, la taille du cerveau n’est pas un indicateur parfait de l’intelligence animale. Le cerveau d’un éléphant d’Afrique (Loxodonta africana) pèse en moyenne 4,6 kg, selon une étude publiée en 2014 dans la revue Frontiers in Neuroanatomy, soit trois fois plus que le cerveau humain. La grande taille de leur cerveau est due en partie à leur cervelet massif, utilisé pour coordonner l’activité musculaire de leur tronc et de leurs oreilles, selon Scott.
De même que la taille absolue du cerveau n’est pas un bon indicateur de l’intelligence animale, la comparaison des rapports de masse cerveau/corps peut également être un leurre. Selon une étude publiée en 2009 dans la revue Frontiers in Human Neuroscience, les humains et les rongeurs ont un rapport cerveau/masse corporelle à peu près similaire (1:40). Cependant, la même étude affirme que si un rat était de taille humaine, il ne serait pas aussi intelligent car son cortex cérébral (la zone la plus externe du cerveau, associée aux fonctions mentales les plus complexes) est plus petit et contient moins de neurones que celui des humains.
“Si vous regardez le cerveau d’un lapin, d’un chat et d’un petit singe, ils ne sont pas si différents en taille, mais leur comportement va être très différent en raison de la nature des cellules du cerveau”, a déclaré Scott. “Lorsque vous arrivez au singe, vous voyez un cerveau de primate, avec des zones du lobe frontal proportionnellement plus grandes et un comportement plus axé sur la curiosité.”
Scott a expliqué que les adaptations évolutives modifient la structure du cerveau pour augmenter la taille de certaines zones et favoriser certaines connexions neuronales. Chez les humains, la taille de notre cortex cérébral et la densité des neurones corticaux (le nombre de neurones qui y sont présents) expliquent notre intelligence plus que la taille de notre cerveau par rapport à notre corps. Par rapport aux autres animaux, “nous avons un corps assez petit pour la taille de notre cerveau”, a déclaré M. Scott.
Lorsque l’on compare les cerveaux de différentes espèces, il est important de tenir compte de l’architecture du cerveau ainsi que de sa taille. Comme le rapport cerveau/masse corporelle ne tient pas compte du développement évolutif du cortex cérébral et de la densité des connexions neuronales qui s’y trouvent, les scientifiques se tournent vers le quotient d’encéphalisation (QE) comme mesure plus précise de l’intelligence animale. Le quotient d’encéphalisation est la taille relative du cerveau observée chez une espèce particulière, par rapport à la taille attendue du cerveau d’autres espèces de taille similaire. Un facteur clé du QE est la taille relative du cortex par rapport au reste du cerveau. Selon l’Encyclopedia of Behavioral Neuroscience, la comparaison des animaux sur la base de leur QE donne une idée plus précise de leur intelligence que le rapport cerveau/masse corporelle, même si elle n’est pas aussi précise que la mesure de la taille absolue et de l’interaction des différentes régions du cerveau.
Ensuite, il y a un concept connu sous le nom de règle de Haller : Plus l’animal est gros, plus le rapport cerveau/corps est faible. “Comme la taille du cerveau est proportionnelle à la taille du corps, les plus petits animaux ont relativement les plus gros cerveaux”, explique à Live Science Wulfila Gronenberg, professeur de neurobiologie à l’université d’Arizona.
Par exemple, les fourmis ont un cerveau relativement petit par rapport aux autres hyménoptères, une classe qui comprend les abeilles, les guêpes, les frelons et les mouches à scie. “Nous pensons que c’est parce que les ouvrières des fourmis ne volent pas”, a déclaré Gronenberg. Le vol nécessite un traitement visuel important, c’est pourquoi de nombreux insectes volants ont généralement de grands yeux, ce qui entraîne des lobes optiques plus grands. “Chez certains insectes, comme la libellule, le traitement visuel occupe plus de la moitié de leur cerveau”, a déclaré Gronenberg.