Cartographier le cerveau humain pour une meilleure compréhension de ses fonctions et des maladies qui le touchent
Imaginez un instant développer un atlas 3D du cerveau humain, l’organe le plus complexe du corps, et parvenir à en simuler le modèle afin d’améliorer la recherche sur le sujet et le traitement des troubles tels que l’épilepsie et le cancer. C’est précisément la visée du projet HPB SGA3 financé par l’UE, et ses scientifiques ont récemment présenté la carte numérique la plus complète de l’architecture cellulaire du cerveau. Ils l’ont également mise à disposition à travers l’infrastructure de recherche EBRAINS de l’initiative européenne Humain Brain Project (HPB). Leurs résultats ont été publiés dans la revue «Science». «Voici Julich-Brain, un atlas tridimensionnel contenant des cartes cytoarchitectoniques des aires corticales et du noyau sous-cortical. L’atlas est probabiliste, ce qui lui permet de tenir compte des variations entre des cerveaux différents». Comme l’indiquent les chercheurs dans le même article, un tel atlas doit «intégrer les dernières découvertes en matière de parcellisation cérébrale, tenir compte des variations entre différents cerveaux individuels, reposer sur des flux de travail reproductibles, et fournir des liens web vers d’autres ressources et bases de données». Les chercheurs ont «développé un cadre de travail informatique et affiné les limites actuelles du cerveau humain sur la base de schémas cytoarchitecturaux». Un communiqué de presse figurant sur le site web du projet explique la manière dont l’atlas Julich-Brain montre «la variabilité de la structure cérébrale à une résolution microscopique. L’atlas intègre près de 250 zones structurelles distinctes, chacune basée sur l’analyse de dix cerveaux. Des experts ont numérisé, assemblé en 3D et cartographié plus de 24 000 sections extrêmement fines de cerveau». Selon la professeure Dre en médecine Katrin Amunts, autrice de l’étude et directrice de l’Institut des neurosciences et de la médecine à Forschungszentrum Jülich, partenaire du projet HBP SGA3, «l’atlas cérébral numérique contribuera à l’interprétation des résultats d’études de neuroimagerie, pour les patients par exemple, et cela de manière plus précise». Citée dans le même communiqué de presse, elle indique que l’atlas «forme progressivement la base d’une sorte de “Google Earth” du cerveau, dans la mesure où le niveau cellulaire constitue la meilleure interface pour relier des données concernant des facettes très différentes du cerveau».
Il n’existe pas deux cerveaux identiques
L’étude montre que les zones du cerveau sont variables d’un individu à un autre, «par exemple, en termes de taille et d’emplacement. Le Julich-Brain affiche ainsi l’emplacement ainsi que la forme des régions individuelles en tant que “cartes de probabilités”.» Comme indiqué dans le communiqué de presse, il existe des «différences significatives dans la région Broca, associée à la parole. En revanche, l’aire visuelle primaire est apparue comme bien plus uniforme.» Les partenaires du projet soulignent que leur atlas «constitue le point de départ de l’association entre la structure et la fonction. L’atlas contribue d’ores et déjà à relier des données d’expression génétique, de connectivité et d’activité fonctionnelle, par exemple, afin de mieux comprendre les fonctions cérébrales ainsi que les mécanismes des maladies.» Grâce à la plateforme EBRAINS, les cartes conçues par les chercheurs sont susceptibles d’être utilisées «dans le cadre de simulations ou pour appliquer l’intelligence artificielle à l’exploration de la répartition des tâches entre les aires cérébrales». Le projet HBP SGA3 (Human Brain Project Specific Grant Agreement 3) prendra fin en mars 2023. Il s’agit de l’ultime phase du projet de technologies futures et émergentes de grande envergure HBP, figurant parmi les initiatives les plus ambitieuses jamais financées par l’UE. «L’idée est de pouvoir lancer au terme de ce projet de grande envergure EBRAINS, une infrastructure de recherche scientifique européenne durable, que nous espérons voir inscrite à la feuille de route du Forum stratégique européen pour les infrastructures de recherche (ESFRI)», comme l’explique la fiche descriptive du projet. Pour plus d’informations, veuillez consulter: site web du projet HBP SGA3
Mots‑clés
HBP SGA3, Human Brain Project, EBRAINS, cerveau, Julich-Brain
