Combler le fossé : pourquoi une carte cérébrale inter-espèces est importante
La plupart des recherches en neurosciences reposent sur la souris, mais les résultats obtenus sur le cerveau de la souris échouent souvent à se traduire chez l'humain. Ce décalage constitue un obstacle majeur au développement de traitements pour les troubles neurologiques et psychiatriques. Pour combler ce fossé, les scientifiques se sont tournés vers les ouistitis, une espèce de primate qui partage davantage de similitudes cérébrales avec l'humain. Cependant, comparer les cerveaux entre espèces a été entravé par un problème fondamental : les différents atlas cérébraux divisent le cerveau en régions de manière incohérente, ce qui rend difficile de savoir quelle partie d'un cerveau correspond à une région d'un autre.
Maintenant, une équipe dirigée par le professeur Partha Mitra au Cold Spring Harbor Laboratory a créé la première carte cérébrale inter-espèces qui relie systématiquement les régions cérébrales de la souris et du ouistiti. Publiée dans Communications Biology, ces travaux fournissent un outil essentiel pour traduire les découvertes neuroscientifiques des rongeurs aux primates, accélérant potentiellement la recherche médicale.
Le problème de l'œuf et de la poule en cartographie cérébrale
Comparer les génomes entre espèces est relativement simple : les séquences d'ADN s'alignent lettre par lettre. Mais les circuits cérébraux sont bien plus complexes et varient même au sein d'une seule espèce. Différentes équipes de recherche ont construit leurs propres atlas cérébraux, chacun divisant le cerveau de la souris différemment. Ce manque de standardisation crée un problème de l'œuf et de la poule : pour comparer les cerveaux, les scientifiques doivent savoir quelles régions correspondent, mais les atlas ne s'accordent pas sur ces mêmes frontières.
L'équipe de Mitra a remarqué que les experts se disputent souvent sur la manière de regrouper les petites structures en de plus grandes. Par exemple, certains atlas regroupent plusieurs régions cérébrales en une seule structure sous-corticale appelée l'amygdale, tandis que d'autres ne reconnaissent pas cette superstructure et assignent plutôt ces régions au cortex cérébral. De telles divergences rendent presque impossible la comparaison des données entre études ou espèces.
Une approche au niveau des feuilles
Malgré ces désaccords, les chercheurs ont trouvé un terrain d'entente inattendu : la plupart des atlas s'accordent sur les plus petites unités identifiables du cerveau, appelées « régions de niveau feuille ». Ce sont les subdivisions les plus granulaires, semblables à des villes individuelles sur une carte. L'équipe de Mitra a exploité ce consensus en faisant d'abord correspondre les régions de niveau feuille entre la souris et le ouistiti, puis en construisant l'image globale à partir de là.
« Pensez aux États et aux villes », explique Mitra. « Les frontières des États peuvent changer, mais au niveau le plus bas, les gens s'accordent généralement sur les villes. New York pourrait être appelée New York dans un atlas et Nouvelle-Amsterdam dans un autre, mais tout le monde s'accorde au moins sur le fait qu'une ville existe là. »
En se concentrant sur ces régions de niveau feuille, l'équipe a créé une carte de correspondance fiable qui transcende les incohérences des regroupements de niveau supérieur.
Implications pour la recherche médicale
Cette carte inter-espèces est un pas en avant significatif pour les neurosciences translationnelles. Les ouistitis sont de plus en plus utilisés comme modèle pour les troubles cérébraux humains car ils partagent davantage de similitudes génétiques et anatomiques avec les humains que les souris. Cependant, sans moyen systématique de comparer les cerveaux de ouistitis et de souris, il a été difficile d'appliquer le vaste corpus de recherches sur la souris aux modèles primates.
Avec cette nouvelle carte, les chercheurs peuvent désormais aligner les résultats des études sur la souris sur des régions cérébrales spécifiques du ouistiti, permettant des comparaisons plus précises et de meilleures prédictions sur la façon dont les traitements pourraient fonctionner chez l'humain. Cela pourrait accélérer le développement de thérapies pour des conditions comme la maladie d'Alzheimer, la maladie de Parkinson et les troubles de santé mentale.
Surmonter le « problème difficile »
Mitra reconnaît que ce type de travail est souvent négligé car il est difficile et manque de l'attrait des découvertes très médiatisées. « C'est le genre de problème que personne ne veut aborder, parce que c'est difficile », dit-il. Mais cette recherche fondamentale est essentielle pour l'intégrité des neurosciences.
L'approche de l'équipe offre également un modèle pour créer des cartes similaires à travers d'autres espèces, conduisant potentiellement à une compréhension plus unifiée de l'évolution et de la fonction cérébrales.
Orientations futures
La carte actuelle se concentre sur la souris et le ouistiti, mais la méthodologie pourrait être étendue à d'autres organismes modèles, y compris les rats, les poissons-zèbres, et même les primates non humains comme les macaques. À mesure que davantage d'atlas cérébraux seront développés avec des définitions standardisées au niveau des feuilles, les comparaisons inter-espèces deviendront plus robustes.
À long terme, ces travaux pourraient aider les chercheurs à identifier quels circuits cérébraux sont conservés entre les espèces et lesquels sont uniques aux primates, mettant en lumière les bases neurales de la cognition et des maladies humaines.
Conclusion
En résolvant le problème de l'œuf et de la poule de la cartographie cérébrale, Mitra et ses collègues ont fourni un outil puissant pour les neurosciences. Cette carte inter-espèces renforce non seulement la validité des modèles animaux dans la recherche médicale, mais ouvre également la voie à une traduction plus efficace de la science fondamentale en applications cliniques. Alors que le domaine progresse, de telles ressources fondamentales seront inestimables dans la quête pour comprendre et traiter les troubles cérébraux.
Cet article est basé sur un reportage de Medical Xpress. Lire l'article original.
Originally published on medicalxpress.com
