Les scientifiques ont fait 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 » présente « 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 » (cf. “Brain 2.0”; : plusieurs milliards de dollars pour cartographier le cerveau). Il a été présenté sous forme de plus de 20 articles de recherche publiés simultanément dans trois revues scientifiques : Science [1], Science Advances et Science Translational Medicine.
Toutefois, le projet n’est pas encore terminé. Les chercheurs s’attendent à trouver encore d’autres types de cellules cérébrales, et ils ne comprennent pas entièrement certains de ceux qu’ils ont déjà découverts.
Comprendre ce qui nous rend « uniques »
« Nous avons vraiment besoin de ce type d’informations si nous voulons comprendre ce qui nous rend uniques en tant qu’êtres humains, ce qui nous différencie en tant qu’individus, ou comment le cerveau se développe », explique Ed Lein, chercheur principal à l’Allen Institute for Brain Science de Seattle et l’un des centaines de chercheurs qui ont travaillé sur les cartes.
En outre, l’atlas offre également « un nouveau moyen d’étudier les maladies neuropsychiatriques, de la maladie d’Alzheimer à la dépression ». « Vous pouvez utiliser cette carte pour comprendre ce qui se passe réellement dans la maladie et quels types de cellules peuvent être vulnérables ou affectés », précise le chercheur.
Un cerveau humain différent de celui des animaux
Cet atlas permet d’ores et déjà de voir en quoi le cerveau humain diffère de celui des animaux. En effet, les êtres humains sont dotés de cellules spécialisées dans le traitement des informations visuelles que l’on ne trouve pas chez les souris, indique le Dr Trygve Bakken, chercheur adjoint à l’Allen Institute, qui a travaillé sur l’atlas.
Ces cellules sont présentes chez les chimpanzés et les gorilles, dont les cerveaux ont également été cartographiés dans le cadre du projet. Mais, chez ces espèces, les scientifiques ont trouvé des « différences subtiles » dans les zones du cerveau que les hommes utilisent pour traiter le langage : les changements dans l’expression des gènes affectent les connexions entre les cellules. Un autre projet, le Human Connectome Project, consiste à cartographier les connexions qui permettent aux cellules cérébrales individuelles de former de vastes réseaux.
Vers de nouveaux traitements ?
Le projet d’atlas est financé en grande partie par les National Institutes of Health (NIH) dans le cadre de l’initiative BRAIN, lancée il y a dix ans par le président Obama (cf. Etats-Unis : les premiers fonds débloqués pour The Brain Initiative). L’un des objectifs de cette initiative est de trouver de nouveaux traitements pour les troubles cérébraux.
La maladie d’Alzheimer, l’autisme, la dépression et la schizophrénie peuvent tous être dus à de « minuscules variations » de notre ADN. Les scientifiques ont découvert des centaines de ces changements, mais ils ont des difficultés à comprendre précisément comment elles affectent les cellules cérébrales sur le plan individuel.
Dans le cadre du projet d’atlas, une équipe de scientifiques a créé une « sorte de dictionnaire » qui permet aux chercheurs de relier certaines modifications génétiques à des types spécifiques de cellules cérébrales. « Par exemple, nous avons découvert que l’apparition tardive de la maladie d’Alzheimer est particulièrement associée à un type de cellule appelé microglie » explique Bing Ren, professeur de médecine cellulaire et moléculaire à l’université de Californie à San Diego [2].
Néanmoins, l’atlas ne constitue « qu’une partie d’un effort beaucoup plus vaste pour comprendre le cerveau humain ». Outre la cartographie des connexions entre les neurones, il s’agit « d’étudier le fonctionnement des circuits cérébraux en temps réel et de déterminer comment d’immenses réseaux de cellules cérébrales sont capables de former des souvenirs, de résoudre des problèmes et de produire de la conscience » (cf. Des patients conscients quand ils semblent ne pas l’être).
[1] Mattia Maroso, A quest into the human brain. Science382,166-167(2023). DOI:10.1126/science.adl0913 ; Yang Eric Li et al, A comparative atlas of single-cell chromatin accessibility in the human brain, Science (2023). DOI: 10.1126/science.adf7044.
[2] L’équipe de Bing Ren a également établi un lien entre un ensemble particulier de neurones et des gènes qui augmentent le risque de troubles dépressifs majeurs, et entre un autre ensemble de neurones et des « gènes de la schizophrénie ».
Sources : NPR, Jon Hamilton (16/10/2023) ; Medical Xpress, University of California – San Diego (12/10/2023)
