18 décembre 2023
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Plusieurs équipes de recherche ont créé un atlas du cerveau de souris. La carte, qui compte plus de 5 300 amas de cellules, devrait contribuer à améliorer le traitement des maladies cérébrales
Combien de groupes de cellules différents y a-t-il dans le cerveau d’une souris ? Où se trouvent-ils et quelles sont leurs fonctions ? Une grande équipe internationale de chercheurs s’est attaquée à cette énigme extrêmement difficile et a présenté un atlas complet des cellules du cerveau de la souris.
Les experts du réseau de recensement cellulaire de l’initiative Brain Research through Advancing Innovative Neurotechnologies (BRAIN) ont documenté plus de 5 300 groupes de cellules différents, comme ils l’ont rapporté au total. 10 articles publiés dans Nature. Il s’avère que les amas de cellules sont répartis dans des régions spécifiques du cerveau et diffèrent selon leur emplacement. Cette structure complexe du cerveau des mammifères est apparemment le résultat d’un long processus évolutif. Hongkui Zeng, directeur de l’Allen Institute for Brain Science à Seattle et co-auteur de plusieurs études, est convaincu que la nouvelle carte cérébrale permettra aux chercheurs de voir enfin comment le cerveau est organisé.
Pour les scientifiques, le choix du cerveau de la souris domestique (Muscle de la souris) est une évidence : le rongeur est l’organisme modèle par excellence en biologie et en médecine. Il constitue le meilleur moyen de créer un atlas exemplaire d’un cerveau de mammifère.
Les chercheurs ont utilisé diverses méthodes analytiques pour leurs études, notamment différentes analyses unicellulaires. Ceux-ci peuvent être utilisés pour étudier l’activité génétique des cellules cérébrales. L’objectif était entre autres de découvrir quels ARN messagers (ARNm) les cellules cérébrales de souris produisaient. Sur la base des différents extraits d’ARN, les scientifiques ont ensuite pu déduire le nombre d’amas de cellules différents présents dans ce cerveau, car chacun d’eux produit une signature caractéristique des molécules d’ARNm.
Dans le même temps, l’équipe a également déterminé la position spatiale des cellules du cerveau. C’est ce qui rend ce projet gigantesque si spécial : tous les chercheurs impliqués ont non seulement cartographié “l’intégralité du cerveau de la souris” pour la première fois, mais l’ont également fait en utilisant la transcriptomique spatiale, permettant “de placer les types de cellules dans leur contexte tissulaire natif”, a écrit la neurologue Maria Antonietta Tosches de l’Université de Columbia dans un commentaire d’accompagnement dans Nature.
Les chercheurs ont séquencé plusieurs millions de cellules et collecté leurs données de localisation dans le cerveau des rongeurs. L’équipe a ensuite divisé les cellules cérébrales en quatre niveaux comprenant un total de 5 322 groupes. Les experts ont également cartographié la manière dont les différents clusters interagissent les uns avec les autres et sont en contact à l’aide de neurotransmetteurs et de neuropeptides.
Les 10 études ont produit une pléthore de résultats. Au plus profond du cerveau, dans les zones de l’hypothalamus, du mésencéphale et du cerveau postérieur, la gamme de types de cellules est beaucoup plus grande que dans le cortex cérébral, plus jeune au cours de l’évolution. “Ces résultats indiquent que différentes règles régissent la diversité neuronale dans le cerveau, peut-être parce que chaque région a évolué sous des contraintes différentes”, a expliqué Tosches dans l’article. Nature commentaire. La différence pourrait être liée au fait que les parties du cerveau situées sous le cortex ont moins changé au cours de l’évolution que les parties supérieures, peut-être parce que les parties inférieures contrôlent davantage les fonctions de base du corps.
Les résultats des nouvelles études devraient également soutenir les plans existants visant à cartographier le cerveau humain. L’un des objectifs de toutes ces recherches est d’améliorer le traitement des maladies neurodégénératives et des troubles neurologiques. On sait, par exemple, que de nombreuses maladies se développent dans certaines régions du cerveau, peut-être parce que des types de cellules spécifiques ont changé. Selon Zeng, un atlas du cerveau pourrait être utilisé pour développer des thérapies géniques ou des médicaments visant directement les cellules et ainsi réduire les effets secondaires des médicaments.
Les chercheurs espèrent également que leur atlas stimulera de nombreux autres projets de recherche. Et découvrir la fonction des cellules et leur rôle dans la maladie pourrait occuper l’équipe pendant les 20 prochaines années.
Cet article a été initialement publié dans spectre de la science et a été reproduit avec autorisation.
