En 2017, l’un des projets scientifiques les plus ambitieux a été lancé : cartographier le cerveau humain, cellule par cellule, pour offrir une référence permettant de comparer tout trouble neurologique et de découvrir son évolution. Aujourd’hui, le résultat de ces efforts vient d’être publié et ouvre la voie à une nouvelle ère dans la recherche sur le cerveau.
C’est ainsi que le décrit Mattia Maroso, rédacteur en chef du domaine neurosciences du groupe d’édition Science, dont les magazines rapportent la découverte. « ‘L’ère de la recherche cellulaire sur le cerveau frappe à la porte !« , s’exclame-t-il dans l’introduction qui rassemble les ouvrages publiés.
Parce que c’est une bonne poignée d’études : pas moins de 21, réparties entre les revues Science, Progrès scientifiques et médecine translationnelle scientifique. Ils révèlent les secrets des 86 milliards de neurones du cerveau humain et du nombre similaire de cellules non neuronales, principalement des cellules gliales, qui soutiennent et protègent les premiers.
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Des centaines de scientifiques, principalement d’Europe et des États-Unis, ont travaillé ensemble dans le cadre de la BRAIN Initiative – Cell Census Network ou BICCN, qui se traduirait par quelque chose comme le BRAIN Initiative Cell Census Network (cerveau en anglais), acronyme de Brain Research through the Advancement of Innovative Neurotechnologies.
L’atlas du cerveau, qui sera disponible gratuitement à tout chercheur en neurosciencess’étend dans l’espace et dans le temps, car ils ont non seulement séquencé le cerveau adulte (avec les organes de trois donneurs) mais ils l’ont également fait avec le cerveau en développement (27 embryons entre 5 et 14 semaines de gestation) et avec celui de plusieurs les primates non humains, notamment les chimpanzés, les gorilles, les macaques rhésus et les ouistitis.
Les chercheurs ont étudié plus d’une centaine de régions du cerveau et ont découvert et séquencé génétiquement plus de 3 000 types de cellules différents, dont 80 % sont des neurones.
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En outre, ils ont analysé ces types de cellules dans 75 cerveaux humains ayant subi une opération d’épilepsie ou de tumeur, montrant comment ils varient en fonction de la pathologie. Après tout, chaque cerveau humain est différent et il faut écarter les particularités qui pourraient dérouter les futurs chercheurs.
Les études réservent plusieurs surprises. Le premier d’entre eux est que la diversité des types neuronaux est plus grande dans le tronc cérébral que dans le cortexla couche la plus humaine du cerveau.
Sten Linnarsson, professeur au département de biochimie et de biophysique médicale du Karolinska Institutet en Suède et l’un des chercheurs du BICCN, explique que cela est probablement dû au fait que « certaines de ces cellules contrôlent des comportements innés, tels que les réflexes douloureux, la peur, l’agressivité et la sexualité ». « .
Humains, chimpanzés et gorilles
Une autre curiosité est que, comparés aux neurones humains, ceux du chimpanzé et du gorille se ressemblent davantage. En principe, il ne devrait pas en être ainsi : les humains et les chimpanzés partagent un ancêtre commun.
Les études au sein de ce macro-paquet offrent des idées intéressantes, telles que fréquences de synchronisation identiques entre les neurones chez l’homme et le ratlorsque la distance que les impulsions doivent parcourir dans cette dernière est beaucoup plus petite.
D’autre part, la clé de l’inflammation cérébrale dans les premiers stades de la vie a également été étudiée, car elle constitue un facteur de risque pour le développement ultérieur de troubles neurologiques.
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Javier Morante, chercheur principal du CSIC de l’Institut des Neurosciences d’Alicante, a souligné, dans des déclarations recueillies par le Centre Médias Scientifiques, que les études qui viennent d’être publiées « représentent une étape importante dans l’histoire de la biologie, à égalité avec le séquençage du génome humain en l’an 2000.
Les résultats « pourraient fournir une passerelle vers comprendre les causes de maladies comme l’autisme ou les troubles psychiatriques d’origine embryonnaireou des maladies neurodégénératives comme la démence, la maladie de Parkinson ou la maladie d’Alzheimer, dont la manifestation a lieu chez les personnes âgées.
De son côté, María Figueres Oñate, chercheuse postdoctorale à l’Institut Cajal-CSIC de Madrid, apprécie la « bonne rigueur scientifique » des études, car bon nombre des nouvelles technologies utilisées dans celles-ci – pour la première fois chez l’homme – pour les séquences génomiques, l’épigénomique (les modifications externes des gènes qui les influencent) et la transcriptomique (quels gènes sont exprimés dans chaque cellule) ont été développées par les auteurs des travaux eux-mêmes.
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S’exprimant également au nom du Science Media Centre, Figueres souligne comment, pour la première fois, ce séquençage transcriptomique a été lié à la localisation in situ des cellules, c’est-à-dire Dans quelles zones du cerveau en développement se trouvent les différents types de cellules ?quelque chose qui n’avait pas été fait jusqu’à présent.
« Il y a sans aucun doute encore du chemin à parcourir dans le domaine de la génétique humaine, notamment en ce qui concerne la collecte de données auprès de diverses populations afin d’éviter les biais », explique-t-il. « Cependant, dans l’ensemble, ce matériel constitue un point de départ précieux pour comprendre l’hétérogénéité et la variabilité présentes dans le cerveau humain. »
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