Cet outil qui révèle ce qui fait de nous des êtres humains, et bien plus encore, intéressera tous ceux que le cerveau passionne : il s’agit du plus grand atlas des cellules cérébrales humaines constitué à ce jour, avec des détails sans précédent. Les efforts collectifs des chercheurs ont caractérisé plus de 3.000 types de cellules du cerveau humain, révélant des caractéristiques qui nous distinguent des autres primates. Comprendre le cerveau humain à une telle résolution va contribuer non seulement à déterminer quels types de cellules sont les plus affectés par des mutations spécifiques conduisant à des maladies neurologiques, mais également à apporter une nouvelle compréhension de qui nous sommes. Ces travaux, publiés dans la revue Science, ouvre une nouvelle ère, « celle de la recherche cellulaire sur le cerveau humain ».
Lorsque les scientifiques tentent de modéliser les maladies du cerveau humain à l’aide d’autres organismes modèles, la question reste toujours de savoir s’ils parviennent réellement à identifier les racines cellulaires de ces maladies chez l’Homme. Ce nouvel ensemble de 21 recherches combinant la science, les progrès scientifiques et la médecine translationnelle scientifique constitue une ressource inestimable
pour mieux comprendre et traiter les maladies neurologiques et cérébrales.
Ces études ont été menées dans le cadre du BRAIN Initiative Cell Census Network (BICCN) des National Institutes of Health, un programme lancé en 2017. Dans le cadre de programme, ont collaboré des centaines de scientifiques, donnant lieu à toute une série d'études, basées notamment sur les technologies de biologie moléculaire les plus avancées.
« Ces techniques étaient jusque-là principalement utilisées dans des études précliniques impliquant des modèles animaux expérimentaux mais les travaux présentés ici montrent comment la recherche humaine pourrait dépasser ces travaux précliniques », résume le Rédacteur en chef de la revue Science, Mattia Maroso.
Le travail principal pour construire l'atlas est décrit par 3 études qui ont donc permis cette première ébauche de la carte des cellules du cerveau humain, comprenant également l’expression génique sous-jacente et l’architecture de régulation génique. Une de ces études a ainsi évalué la variation des types de cellules cérébrales chez 75 humains adultes subissant des interventions chirurgicales pour l’épilepsie ou des tumeurs cérébrales : cette recherche révèle comment les cellules cérébrales varient d’un patient à l’autre et apporte une première base de référence pour le typage cellulaire en cas de maladie neurologique ou cérébrale.
« Il n’existe pas de prototype humain unique », précisent certains chercheurs du projet : « un large spectre de différences dans la variation génétique et la réponse environnementale peut être observé à la fois chez des personnes en bonne santé et dans les états pathologiques ».
« Il n’existe pas d’uniformité cérébrale » : une autre étude explore plus en détail comment la variation des types de cellules dépend de la région du cerveau.
Quelles caractéristiques de l’organisation des cellules cérébrales spécifiques aux humains ? Une autre étude menée grâce à la transcriptomique révèle que les neurones des chimpanzés ressemblent davantage aux neurones des gorilles qu’aux neurones humains, même si les chimpanzés et les humains partagent un ancêtre commun plus récent. L’arrangement complexe des cellules dans notre cerveau est établi dès nos premiers jours de vie : une autre recherche montre que les états cellulaires du cerveau humain sont déjà établis au cours du premier trimestre de vie.
Quel fonctionnement, propre à l’Homme ? Des travaux explorent comment les interneurones à pointe rapide chez l'Homme permettent des fréquences de synchronisation rapides malgré des distances neurone à neurone plus élevées vs autres animaux modèles.
Quel déclencheur universel de troubles neurologiques ? Une autre recherche confirme le rôle « universel » de l’inflammation comme déclencheur de ces troubles. Et si l’impact de l’inflammation sur le développement du cerveau humain reste mal compris, de premières études précisent qu’elle est associée à des modifications principalement de certains sous-types de neurones inhibiteurs.
« Ces précieuses données constituent une étape pour pouvoir aborder les questions scientifiques fondamentales sur le cerveau humain : l’ère de la recherche cellulaire sur le cerveau humain frappe à notre porte », concluent les chercheurs.
Source: Science 13 Oct, 2023 DOI : 10.1126/science.adl0913 A quest into the human brain
