Atlas des cellules cérébrales humaines’ apporte de nouvelles perspectives sur la santé et les maladies du cerveau

Nouvelles perspectives en santé cérébrale grâce à l'Atlas des cellules humaines du cerveau

Image d'actualités : L'Atlas des cellules cérébrales humaines apporte de nouvelles perspectives sur la santé et les maladies du cerveau

Après un colossal effort de cinq ans, des chercheurs ont dévoilé un “atlas” qui offre un aperçu inédit des subtilités du cerveau humain.

Cet atlas, disponible pour les chercheurs du monde entier, peut être considéré comme similaire aux atlas que nous connaissons tous : un livre de cartes.

Mais celui-ci répertorie les cellules cérébrales humaines ainsi que leur diversité et leur complexité frappantes. À l’avenir, cet atlas aidera d’autres chercheurs à “naviguer” dans le cerveau, a déclaré Bing Ren, professeur à l’Université de Californie, San Diego, qui a participé à cette recherche.

Cet atlas comprend plus de 3 000 types de cellules cérébrales et permet de mieux comprendre comment elles diffèrent d’une personne à l’autre, comment elles diffèrent des cellules cérébrales des primates non-humains, comment certains types de cellules cérébrales sont liés à des maladies spécifiques, et bien plus encore.

L’objectif ultime, selon Ren et d’autres experts, est de mieux comprendre le fonctionnement du cerveau humain et ce qui se passe de travers dans la gamme de troubles neurologiques et psychiatriques qui affectent les êtres humains, de l’Alzheimer à la dépression en passant par la schizophrénie.

La publication de l’atlas des cellules cérébrales, a déclaré Ren, “n’en est qu’à ses débuts”.

Les travaux sont détaillés dans une collection de 21 articles publiés le 13 octobre dans les revues Science, Science Advances et Science Translational Medicine. Dans l’ensemble, ce projet a impliqué des centaines de scientifiques de différents pays, réunis sous le programme de l’Initiative Cerveau du National Institutes of Health des États-Unis.

Le projet ambitieux a été rendu possible grâce à de nouvelles technologies permettant aux scientifiques d’étudier les caractéristiques et les fonctions des cellules individuelles.

Ce type de compréhension approfondie des cellules cérébrales pourrait éventuellement conduire à de nouveaux traitements hautement ciblés pour les troubles neuropsychiatriques, y compris ceux auxquels personne n’a encore pensé, a déclaré le Dr Panos Roussos, professeur à l’Icahn School of Medicine du Mount Sinai à New York, qui a travaillé sur ce projet.

De nombreux médicaments actuels pour ces maladies ciblent les neurotransmetteurs, des substances chimiques qui aident les cellules cérébrales à communiquer.

Ils aident bon nombre de personnes, mais laissent également “un grand nombre d’autres personnes” derrière, a déclaré le Dr Jeffrey Borenstein, président de la Brain and Behavior Research Foundation, une organisation à but non lucratif basée à New York.

Borenstein, qui n’a pas participé au projet de l’atlas, a qualifié ces travaux de “très importants”.

“Ils posent les fondations pour que les scientifiques comprennent mieux le fonctionnement du cerveau, à la fois en termes de santé et d’états pathologiques”, a-t-il déclaré. “Je pense que cela offre une immense espoir aux personnes vivant avec des maladies psychiatriques.”

Il est juste de dire que les cellules cérébrales humaines sont diverses et complexes. Chaque cellule du cerveau a la même séquence d’ADN, mais les différents types de cellules utilisent différents gènes et en différentes quantités.

Pour faire une analogie, Ren a déclaré que les cellules cérébrales peuvent être considérées comme des personnes vivant dans différentes parties du monde : selon l’endroit où elles se trouvent dans le cerveau, elles parlent différentes langues.

Un objectif essentiel, selon Ren et Roussos, est de mieux comprendre comment ces différents types de cellules cérébrales interagissent les uns avec les autres, en bonne santé et en cas de maladie, et d’identifier les types de cellules qui sont pertinents pour une maladie donnée.

Dans leur étude, l’équipe de Ren a analysé trois cerveaux humains, examinant en détail plus d’un million de cellules dans 42 régions du cerveau. Ils ont identifié 107 sous-types de cellules cérébrales différents, puis ont pu corréler certains aspects de la biologie moléculaire des cellules à des maladies spécifiques, notamment la schizophrénie, le trouble bipolaire et la maladie d’Alzheimer.

Roussos et ses collègues ont quant à eux étudié des tissus cérébraux tout au long de la vie, depuis le développement fœtal jusqu’à l’âge adulte. C’est crucial, a déclaré Roussos, car différentes conditions neuropsychiatriques ont des âges d’apparition différents.

Ils ont également pu associer certains types de cellules du cerveau à des maladies spécifiques. Cela incluait des associations qui étaient auparavant inconnues – y compris la liaison du syndrome de Tourette à des cellules appelées oligodendrocytes et du trouble obsessionnel-compulsif à des astrocytes.

“Si vous savez quel type de cellule est lié à une maladie, alors vous pouvez formuler des hypothèses sur les causes”, a déclaré Ren.

Il a noté que son travail, comme certaines études précédentes, souligne également l’importance des cellules appelées microglies dans la maladie d’Alzheimer. Les microglies sont des cellules immunitaires résidentes dans le cerveau, et Ren et d’autres chercheurs soupçonnent qu’un ensemble anormal de microglies “super-activées” joue un rôle central dans la cause de la maladie d’Alzheimer en attaquant les neurones du cerveau.

“Existe-t-il un moyen de réduire cette suractivation?” a dit Ren.

Voici d’autres découvertes du projet :

Des chercheurs de l’Institut Allen pour les sciences du cerveau, à Washington, D.C., et d’autres centres, ont étudié les gènes qui sont “activés” dans les cellules individuelles du cerveau humain, ce qui leur a permis de classer plus de 3 000 types de cellules cérébrales différents.
Les individus varient considérablement dans leurs proportions de différents types de cellules cérébrales, ainsi que dans les gènes actifs à l’intérieur de ces cellules.
Les humains partagent la même “architecture” de base des cellules cérébrales avec nos plus proches parents primates, les chimpanzés et les gorilles. Ce qui nous différencie, ce sont les gènes que ces cellules “utilisent”. Plus précisément, ces différences sont observées dans les gènes qui permettent aux cellules cérébrales de se connecter et de former des circuits.

Dans une déclaration, le Dr John Ngai, directeur de l’initiative BRAIN du NIH, a déclaré que les collaborations scientifiques du programme font avancer le domaine à un rythme exponentiel.

“Les progrès, et les possibilités, sont tout simplement stupéfiants”, a-t-il déclaré.

Plus d’informations

Les Instituts nationaux de la santé des États-Unis ont un guide sur les bases du cerveau.

SOURCES : Bing Ren, docteur en philosophie, professeur de médecine cellulaire et moléculaire, Université de Californie, San Diego ; Panos Roussos, docteur en médecine, docteur en philosophie, professeur de psychiatrie et de génétique et sciences génomiques, directeur du Centre pour la neurogénomique des maladies, École de médecine Icahn du mont Sinaï, New York ; Jeffrey Borenstein, docteur en médecine, président et directeur général de la Brain and Behavior Research Foundation, New York ; Science Advances et Science, 13 octobre 2023