Des scientifiques construisent le plus grand atlas jamais réalisé de plus de 3 000 cellules du cerveau humain

Les scientifiques ont construit un énorme atlas du cerveau humain qui pourrait les aider à tracer la voie à suivre pour prévenir et traiter de nombreux troubles neurologiques différents.

Andriy Onufriyenko/Getty Images

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Les scientifiques ont construit un énorme atlas du cerveau humain qui pourrait les aider à tracer la voie à suivre pour prévenir et traiter de nombreux troubles neurologiques différents.

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Les scientifiques font un pas de plus vers la compréhension des 170 milliards de cellules cérébrales qui nous permettent de marcher, de parler et de penser.

UN atlas nouvellement publié propose les cartes les plus détaillées à ce jour de l’emplacement, de la structure et, dans certains cas, de la fonction de plus de 3 000 types de cellules cérébrales.

“Nous avons vraiment besoin de ce type d’informations si nous voulons comprendre ce qui nous rend uniques en tant qu’humains, ou ce qui nous différencie en tant qu’individus, ou encore comment le cerveau se développe”, déclare Ligne Edchercheur principal à l’Allen Institute for Brain Science à Seattle et l’un des centaines de chercheurs qui ont travaillé sur les cartes.

L’atlas propose également une nouvelle façon d’étudier les maladies neuropsychiatriques allant de la maladie d’Alzheimer à la dépression.

“Vous pouvez utiliser cette carte pour comprendre ce qui se passe réellement en cas de maladie et quels types de cellules pourraient être vulnérables ou affectées”, explique Lein.

Et l’atlas est “essentiel pour comprendre dans quelle mesure différentes espèces peuvent modéliser la physiologie, la pathologie et la réponse thérapeutique du cerveau humain”, écrivent Alyssa Weninger et Paola Arlotta dans un article. commentaire accompagnant les articles scientifiques.

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Weninger est chercheur à l’Université de Caroline du Nord. Arlotta est professeur à Harvard et occupe également un poste au Broad Institute de Cambridge, Massachusetts.

L’atlas est arrivé sous la forme de plus de 20 articles de recherche publiés simultanément dans trois revues scientifiques : Science, progrès scientifiques et médecine translationnelle scientifique.

Pour autant, le projet n’est toujours pas terminé. Les chercheurs s’attendent à trouver encore plus de types de cellules cérébrales, mais ils ne comprennent pas pleinement certaines de celles qu’ils ont déjà trouvées.

Prenez par exemple les « neurones éclaboussés ». Le nom décrit à quoi ressemblent ces cellules très complexes lorsqu’elles sont représentées en deux dimensions au lieu de trois. (Imaginez ce que fait un bug lorsqu’il heurte un pare-brise.)

“Lorsque vous faites cela avec ces types de neurones, cela ressemble un peu à un test de Rorschach”, explique Lien.

Dans sa forme actuelle, l’atlas constitue, selon Lien, une première ébauche qui commence seulement à englober toute la complexité du cerveau humain.

“Mais cela a vraiment préparé le terrain pour montrer qu’il s’agit d’un système définissable”, dit-il.

Souris, humains et gorilles

L’atlas propose déjà un moyen de voir en quoi le cerveau humain diffère du cerveau animal.

Les humains possèdent des cellules spécialisées pour traiter les informations visuelles que l’on ne trouve pas chez les souris, selon Dr Trygve Bakkenchercheur adjoint à l’Institut Allen qui a travaillé sur l’atlas.

“Nous partageons une sorte de plan de base avec les souris”, dit-il, “mais nous constatons chez les primates des spécialisations que nous ne voyons pas nécessairement chez une souris.”

Ces cellules sont présentes chez les chimpanzés et les gorilles, dont le cerveau a également été cartographié dans le cadre du projet atlas. Mais chez ces espèces, les scientifiques ont découvert des différences subtiles dans les zones du cerveau que les humains utilisent pour traiter le langage.

“Il existe réellement un ensemble conservé de types de cellules que nous partageons avec les chimpanzés et les gorilles”, explique Bakken. “Mais l’expression des gènes a changé dans ces cellules.”

Les changements dans l’expression des gènes affectent les connexions entre les cellules. Cela suggère que les capacités linguistiques des humains sont le résultat d’un câblage différent et non de cellules différentes. Et c’est le travail d’un tout autre effort connu sous le nom de Projet Connectome Humainqui cartographie les connexions qui permettent aux cellules cérébrales individuelles de former de vastes réseaux.

Cartographie des nouveaux traitements

Le projet d’atlas est financé en grande partie par les National Institutes of Health dans le cadre de son initiative BRAIN en cours, lancée il y a dix ans par le président Obama.

L’un des objectifs de cette initiative est de trouver de nouveaux traitements pour les troubles cérébraux. Et l’atlas pourrait contribuer à faire de cela une réalité.

La maladie d’Alzheimer, l’autisme, la dépression et la schizophrénie peuvent toutes être provoquées par de minuscules variations de notre ADN.

Les scientifiques ont découvert des centaines de ces changements. Mais ils ont eu du mal à comprendre précisément comment ils affectent les cellules individuelles du cerveau.

Ainsi, dans le cadre du projet Atlas, une équipe de scientifiques a créé une sorte de dictionnaire permettant aux scientifiques de relier certains changements génétiques à des types spécifiques de cellules cérébrales.

” Par exemple, nous avons découvert que la maladie d’Alzheimer à apparition tardive [is] particulièrement associé à un type de cellule que nous appelons microglie”, explique Bing Renprofesseur de médecine cellulaire et moléculaire à l’Université de Californie à San Diego.

Les microglies sont des cellules immunitaires connues pour s’activer chez les patients atteints de la maladie d’Alzheimer. De nombreux chercheurs pensent que ce processus contribue à la perte des neurones impliqués dans la mémoire et la pensée.

Le dictionnaire de Ren a également relié un ensemble particulier de neurones à des gènes qui augmentent le risque de trouble dépressif majeur, et a également lié un ensemble différent de neurones aux gènes de la schizophrénie.

“J’espère que nos travaux permettront aux scientifiques de développer de nouvelles stratégies pour traiter ces troubles”, déclare Ren.

Même lorsque l’atlas cellulaire sera terminé, il ne représentera qu’une partie d’un effort beaucoup plus vaste visant à comprendre le cerveau humain. D’autres parties incluent la cartographie des connexions entre les neurones, l’étude du fonctionnement des circuits cérébraux en temps réel et la détermination de la manière dont d’immenses réseaux de cellules cérébrales sont capables de former des souvenirs, de résoudre des problèmes et de produire de la conscience.