Un pionnier à la découverte de sa « terra incognita », pour cartographier les structures, les circuits et les fonctions du cerveau

Face à un territoire vaste et inexploré, l’humanité a toujours commencé par envoyer des pionniers. Le professeur Kei Ito est prêt à remplir ce rôle pour l’exploration des régions méconnues de notre cerveau. Malgré de nombreuses connaissances sur certaines zones du cerveau, des pans entiers restent encore, selon ses mots, « terra incognita ». Cette situation est la conséquence d’une tendance, en science, à s’appuyer sur des études préexistantes, et donc, à s’intéresser toujours aux mêmes régions que ses collègues. Toutefois, l’architecture du cerveau est telle, que les circuits qui connectent entre elles les régions les mieux étudiées passent directement par les autres régions, celles négligées par les chercheurs. Pour avoir une vision plus complète de la manière dont le cerveau fonctionne, il est donc nécessaire de mieux les connaître. Le professeur Ito a conscience qu’il ne pourra pas y parvenir seul, et il compte, avec ses recherches, envoyer les premiers éclaireurs sur le terrain et encourager d’autres chercheurs à faire de même.

La mission d’exploration du professeur Ito commencera par le cerveau de la drosophile. Ces insectes ont des mécanismes de base et des comportements étonnamment similaires à ceux des humains, et cela, en utilisant beaucoup moins de neurones : 100 000 contre des centaines de milliards chez l’homme. « Après tout, il est plus facile d’explorer une petite île qu’un continent », fait remarquer le professeur Ito. Contrairement à beaucoup d’études antérieures, qui se sont intéressées à une région du cerveau indépendamment des autres, son travail porte sur les connections et interactions. Étant donné que les neurones ont besoin de stimulation de la part d’autres cellules du cerveau, ces liens pourraient bien être impliqués quand les choses dégénèrent dans le cerveau – comme lors du processus de vieillissement, de maladies neuro-dégénératives ou dans le cas d’addictions. Le travail du professeur Ito commencera à dévoiler ce phénomène en créant une carte détaillée. « Comme juste après une catastrophe naturelle – un ouragan ou un tremblement de terre – il est plus facile de trouver ce qu’il se passe si on a une carte. Sans ça, il est difficile de savoir exactement où se trouve l’incident », explique t-il.

Dans ce cas précis, les outils du cartographe incluent la génétique moléculaire et l’imagerie cellulaire. Pour mieux connaître le processus de vieillissement, il comparera des cerveaux jeunes et des cerveaux âgés. Pour cette raison, la drosophile est, encore une fois, un modèle idéal, puisque sa durée de vie est seulement de 40 à 60 jours. En imitant les maladies humaines chez les mouches, le professeur Ito peut identifier les neurones concernés et observer ce qu’il se passe dans le temps. Il surveillera la morphologie des cellules, la répartition des synapses (l’endroit où se connectent les neurones) et leur capacité à réagir aux stimulus. Pour apporter un éclairage sur la neuro-dégénération, il analysera ses effets sur les autres neurones. Par exemple, si un type de neurone meurt, d’autres peuvent dégénérer ou pourraient développer plus de branches et plus de connexions pour compenser. De la même manière, des neurones spécifiques pourraient être impliqués dans l’addiction aux drogues ou à l’alcool. Si des candidats sont trouvés, les connaissances apportées par le professeur Ito seront utiles pour évaluer ces types de cellules et leurs connexions.

Dans le cerveau relativement simple de la drosophile, seulement 30 % des neurones se trouvent dans des zones qui ont été bien étudiées, ce qui laisse tout de même 70 % dans la « terra incognita » du professeur Ito. Pour faire illustrer la nécessité de repousser les territoires inconnus, il propose la métaphore suivante : un visiteur peut se satisfaire des plus beaux sites qu’un pays a à offrir, mais un sociologue qui désire vraiment comprendre ses habitants a besoin d’explorer les petites villes et villages qui se trouvent au milieu. C’est la même chose avec le cerveau, explique le professeur Ito. Il insiste sur le fait que lui et son équipe ne peuvent pas explorer seuls. Ils créeront les cartes des circuits du cerveau et les partageront immédiatement avec leur domaine, dans le but d’agir comme un pôle de collaboration. Le professeur Ito a conscience qu’il pourrait découvrir en chemin des recoins fascinants du cerveau, mais il compte les confier à d’autres chercheurs et continuer à avancer, comme se doit de le faire un pionnier.

Le rof. Kei Ito démarrera se travaux à la chaire à l université de Cologne en automne 2016.

Titre scientifique : Du génome à la structure et à la fonction

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