CARTOGRAPHIE CELLULAIRE DU CERVEAU

Utilisations en médecine

Les travaux réalisés chez les souris bénéficient de l’existence de souches génétiquement pures de ces animaux, ce qui les rend tous identiques, ainsi que d’un grand nombre de mutants et animaux transgéniques bien caractérisés. Il n’en est évidemment pas de même chez l’homme, et des précautions particulières doivent être prises lors de l’usage de résultats obtenus sur des individus éventuellement très différents, surtout dans le cas de la sélection de sujets atteints d’une pathologie.

Ces réserves posées, certains atlas génomiques cellulaires ont été réalisés à partir de cerveaux humains de sujets sains et malades. Ils concernent pour le moment seulement certaines régions anatomiques restreintes, comme le cortex préfrontal ou la moelle épinière. Il est par exemple possible d’étudier certains neurones moteurs contrôlant des mouvements précis (comme la déglutition) en les caractérisant par une première technique (électrophysiologie ou anatomie), puis en analysant leur répartition grâce à l’interrogation d’un atlas cellulaire par un outil informatique spécifique, avec la possibilité d’analyser l’étendue de leurs populations, leurs profils moléculaires et leurs types cellulaires.

Pour l’étude d’une pathologie particulière, il est possible de partir d’un gène dont l’expression est connue comme perturbée dans cette situation, et d’analyser ses profils d’expression, et ce plus précisément dans les zones cérébrales suspectées en fonction des symptômes connus de la maladie. Ces exemples montrent combien les atlas génomiques cellulaires humains permettent de mettre en relation, dans des repères anatomiques fixes, des données biologiques diverses incluant de grandes quantités de données génomiques. En mai 2024, le consortium international PsychENCODE2 financé par le NIH (une continuation du grand programme d’annotation ENCODE) a diffusé des atlas génomiques cellulaires humains restreints, relatifs à certaines pathologies mentales ou syndromes (schizophrénie, spectre autistique). Ces atlas ont été construits à partir d’un grand nombre de cerveaux avec une résolution cellulaire permettant l’identification des types cellulaires et la détection de corrélations entre les structures des réseaux de neurones et l’ensemble du génome (genome-wide association studies, GWAS).

Ainsi ces atlas nous offrent-ils une vision des cerveaux de la souris et de l’homme qui paraît désormais tout aussi complexe que notre planète, telle qu’elle est observée, étudiée et interrogée par des portails numériques accessibles à tous, combinant des données satellitaires à toutes autres formes de données, comme des cartes historiques ou des cartographies par satellites laser ou infrarouges. La construction de nombreuses grandes bases de données biologiques, exploitables et visualisables en ligne en temps réel marque une révolution dans la manière d’étudier et de prévoir les évolutions de nouveaux objets scientifiques caractérisés par le concept de big data.