Premiers atlas des liaisons entre neurones

Identifier les réseaux de neurones est une prouesse. Grâce aux progrès des techniques d’imagerie, les équipes de NeuroSpin visualiseront au dixième de millimètre le moindre embranchement des autoroutes de l’information qui sillonnent notre cerveau. Des te

Ces dix dernières années, les explorateurs du cerveau humain sont parvenus à une avancée considérable. De cet organe resté longtemps une terre inconnue, ils ont visualisé les grands réseaux de connexions. À tel point qu’ils ambitionnent de parvenir bientôt à en fournir une description précise et globale. Les neuroscientifiques nomment ce réseau le « connectome », terme utilisé pour la première fois en 2005 par Olaf Sporns, responsable du laboratoire de neurosciences computationnelles et cognitives, à l’université de l’Indiana, à Bloomington, aux États-Unis (1). Il faisait alors référence au mot « génome » et à la prouesse des généticiens qui ont réalisé, en 2003, le premier séquençage complet du génome humain. Comme ce fut le cas pour l’ADN, cartographier les réseaux du cerveau humain est un immense défi. Le cerveau d’un j eune adulte contiendrait au moins plusieurs dizaines de milliards de neurones (2). Ces cellules spécialisées se transmettent des signaux électrochimiques, grâce à un fin et unique prolongement de leur corps cellulaire, l’axone. Celui-ci se connecte à d’autres neurones au niveau des synapses grâce à des interactions moléculaires (lire p. 43). Entourés d’une couche graisseuse – la myéline –, les axones se regroupent en faisceaux et forment la substance blanche. L’ensemble constitue un réseau général d’une immense complexité. Imaginez: on estime qu’un neurone peut avoir plus de 10 000 connexions. Comment se repérer dans cet écheveau de fibres ? Comment déterminer les régions du cerveau qui s’activent, et leurs connexions, lorsqu’une personne bouge, parle, apprend ? Pendant longtemps, les recherches ont porté sur la description biologique de cerveaux récupérés après le décès, parfois corrélée à la description de symptômes pathologiques. C’est ainsi qu’ont émergé les travaux fondateurs de neuroanatomistes tels que l’Allemand Korbinian Brodmann qui a défini, en 1909, cinquante-deux aires cérébrales différentes à partir de coupes histologiques d’un cerveau, observant et analysant le nombre de couches cellulaires, la taille des neurones et leur densité. Mais cette carte ne permettait pas d’appréhender comment ces neurones connectés pouvaient assurer des fonctions cérébrales particulières.

Molécules d’eau

Ce n’est qu’à partir de la fin du XXe siècle que des progrès majeurs dans le domaine de l’imagerie médicale ont permis aux scientifiques de relever ce fantastique défi. C’est l’imagerie par résonance magnétique (IRM) qui s’est imposée comme l’outil essentiel