Atlas’ des cellules cérébrales pourrait stimuler la recherche sur les troubles neuropsychiatriques Sommes-nous déjà arrivés ?
L'Atlas' des cellules cérébrales pourrait promouvoir la recherche sur les troubles neuropsychiatriques - Est-ce la fin de la route ?
Partager sur Pinterest- Dans une étude collaborative menée par l’Université de Californie à San Diego, des scientifiques ont examiné plus d’un million de cellules cérébrales humaines pour créer des cartes détaillées des régulateurs génétiques spécifiques à différents types de cellules cérébrales.
- Cette recherche démontre non seulement les liens complexes entre différentes catégories de cellules et les troubles neuropsychiatriques prévalents, mais elle pionnière également l’utilisation de l’intelligence artificielle pour prédire l’impact des variations génétiques à haut risque au sein de ces cellules, ouvrant ainsi la voie à de nouvelles perspectives sur le développement des maladies.
- Cette étude fait partie intégrante de l’Initiative BRAIN du National Institute of Health, lancée en 2014, qui vise à révolutionner notre compréhension du cerveau mammalien en développant des neurotechnologies innovantes pour classifier les différents types de cellules neurales.
Une nouvelle étude, publiée dans une édition spéciale de Science, met en évidence les liens entre certains types de cellules et divers troubles neuropsychiatriques prévalents.
Dans le cerveau humain, chaque cellule possède une séquence d’ADN identique, mais différents types de cellules utilisent des gènes distincts en quantités variables.
Cette diversité conduit à la création de nombreux types de cellules cérébrales et augmente la complexité des réseaux neuronaux.
Comprendre les distinctions moléculaires entre ces types de cellules est essentiel pour comprendre le fonctionnement du cerveau et élaborer des approches innovantes pour traiter les troubles neuropsychiatriques tels que la schizophrénie, le trouble bipolaire, la maladie d’Alzheimer et la dépression majeure.
Le cerveau humain n’est pas uniforme, mais un système complexe
Le cerveau humain n’est pas uniforme. Il comprend un système incroyablement complexe de neurones et de cellules non neuronales, chacun ayant des rôles distincts.
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La création d’une carte complète de ces différents types de cellules cérébrales et la compréhension de leurs fonctions collaboratives permettront à terme d’identifier de nouveaux traitements pouvant cibler spécifiquement les types de cellules associés à des maladies particulières.
Quatre experts, non impliqués dans cette recherche, ont parlé à Medical News Today de ses résultats.
Dre Ryan S. Sultan est professeur adjoint de psychiatrie clinique au département de psychiatrie de l’Université Columbia Irving Medical Center et à l’Institut de psychiatrie de l’État de New York. Il a souligné que cette recherche “aborde un sujet important en neurosciences et en génétique”.
Dre Sultan a expliqué que “l’étude est vaste, englobant une analyse de l’accessibilité de la chromatine dans 1,1 million de cellules de différentes régions du cerveau”.
Les chercheurs ont identifié 107 sous-catégories uniques de cellules cérébrales et établi des liens entre certains aspects de leurs caractéristiques moléculaires et divers troubles neuropsychiatriques tels que la schizophrénie, le trouble bipolaire, la maladie d’Alzheimer et la dépression majeure.
Les modèles d’apprentissage automatique prévoient les variations de séquences d’ADN
Par la suite, les chercheurs ont construit des modèles d’apprentissage automatique visant à prévoir l’impact de variations spécifiques de séquences d’ADN sur la régulation génétique et leur contribution au développement des maladies.
Bien que ces dernières découvertes fournissent des connaissances significatives sur le cerveau humain et ses troubles, les scientifiques sont encore en train de cartographier de manière exhaustive le cerveau.
Le Dr James Giordano, professeur de neurologie et de biochimie au Centre médical de l’université de Georgetown, a commenté le numéro spécial de Science, publié le 13 octobre 2023, qui couvre la recherche basée sur l’Initiative BRAIN.
Il a déclaré que “ces études, publiées sous forme de séries d’articles dans des revues médicales renommées, présentent la première cartographie complète des mécanismes moléculaires inhérents à des types spécifiques de cellules dans des régions distinctes du cerveau humain.”
“Dans l’ensemble, ces études offrent un ‘atlas moléculaire’ des nœuds de cellules qui sont génotypiquement corrélés à l’expression de certains phénotypes structurels et fonctionnels pouvant être impliqués dans plusieurs troubles neuropsychiatriques.”
– Dr James Giordano
Le Dr Consuelo Walss-Bass, professeur de psychiatrie et de sciences du comportement et directrice du programme de génétique psychiatrique à l’UTHealth Houston, a souligné que “la recherche sur le cerveau humain a été historiquement difficile en raison de la capacité limitée à obtenir des échantillons de cerveau humain.”
“Cependant, récemment, les avancées dans les technologies génomiques, associées à une disponibilité accrue de tissus cérébraux post-mortem, ont facilité la génération de données omiques à plusieurs niveaux, y compris l’épigénomique, la transcriptomique, la protéomique, dans le cerveau humain”, a-t-elle ajouté.
“Ceci est un exemple fondamental des avancées technologiques, décrivant comment il est maintenant possible d’identifier, au niveau de la cellule unique, les régions de l’ADN impliquées dans la régulation de l’expression des gènes (les gènes étant ‘activés ou désactivés’). Jusqu’à présent, il n’existait pas de technologie permettant de résoudre ce niveau de connaissance au niveau de la cellule individuelle.”
– Dr Consuelo Walss-Bass
L’avenir est prometteur, mais des recherches supplémentaires sont nécessaires
Cependant, le Dr Stefan Ivantu, psychiatre consultant chez ADHD Specialist, estime que les chercheurs ont encore du chemin à parcourir avant de compiler un véritable “Atlas des cellules du cerveau”.
“À mon avis”, nous a-t-il dit, “analyser 1 million de cellules est considéré comme un petit échantillon compte tenu de la complexité du cerveau humain. Très peu de personnes sont conscientes que le cerveau humain compte en moyenne 86 milliards de cellules qui interagissent constamment les unes avec les autres.”
“Ce qui rend les choses encore plus difficiles, ce sont les interactions entre les cellules, qui sont beaucoup plus complexes”, a-t-il ajouté. “Cependant, avec des outils d’imagerie et d’IA plus puissants, nous pourrions être en mesure de comprendre les modèles liés à des conditions spécifiques.”
De l’avis du Dr Ivantu, “un domaine plus prometteur est l’informatique quantique, qui, associée aux récentes avancées de l’IA, pourrait être plus efficace pour comprendre le cerveau humain.”
Néanmoins, il a souligné que “c’est extrêmement encourageant de voir que les chercheurs utilisent de plus en plus de technologies pour les prochaines étapes de la compréhension du cerveau humain, et je pense que c’est la bonne approche.”
Le Dr Walss-Bass a fait remarquer que les chercheurs “ont identifié les régions du génome dans les cellules individuelles du cerveau qui déterminent si un gène sera exprimé, c’est-à-dire transformé en ARN, puis en protéine, pour accomplir des fonctions spécifiques.”
“À partir de là, les auteurs ont pu corréler des gènes qui avaient déjà été associés à la schizophrénie et à d’autres troubles psychiatriques avec des zones de l’ADN où l’expression de ces gènes est régulée”, a-t-elle expliqué.
“Comprendre comment l’expression des gènes est régulée dans des types spécifiques de cellules du cerveau constitue une avancée significative qui contribuera à éclairer les mécanismes neurobiologiques des troubles psychiatriques et pourrait conduire au développement de nouvelles thérapies pour traiter ces troubles.”
– Dr Consuelo Walss-Bass
Implications significatives pour les futurs patients
Le Dr Sultan a expliqué que cette “recherche a des implications significatives pour les patients et le grand public.”
“Elle fait avancer notre compréhension des bases génétiques des troubles neuropsychiatriques, ouvrant potentiellement la voie à des traitements ciblés et à une médecine de précision en neuropsychiatrie”, a expliqué le Dr Sultan.
Le Dr. Ivantu a souligné que, “à court terme, les implications pour les patients et le public seront limitées. Il faut des années avant qu’un test passe la phase de recherche et rassemble les preuves pour être mis en œuvre dans la pratique clinique.”
“Cependant,” a-t-il noté, “à long terme, nous pourrions être en mesure de comprendre l’origine de certains troubles neuropsychiatriques et peut-être même au-delà!”
“Si la technologie devient efficace, cela jouera non seulement un rôle dans le traitement des maladies, mais aussi dans la prévention, ce qui est encore plus excitant. Enfin, l’aspect le plus important est de donner l’exemple avec cette étude et d’encourager la communauté des chercheurs à utiliser l’IA et la technologie dans leurs projets”, a expliqué le Dr. Ivantu.
Le Dr. Ivantu a acquiescé, en concluant que “l’avenir semble prometteur.”
