Une carte HD du cerveau en pleine croissance : les secrets du développement neurologique enfin révélés

On a souvent l’impression que la croissance est un processus simple et linéaire. On grandit, point final. Mais pour notre cerveau, c’est une tout autre histoire. C’est une danse incroyablement complexe, une chorégraphie orchestrée par nos gènes mais aussi par tout ce qui nous entoure, comme les sons et les images. Une équipe de chercheurs de la Penn State College of Medicine et de l’Allen Institute for Brain Science vient de nous offrir une place au premier rang pour observer ce ballet. Ils ont créé le premier atlas à haute résolution de la croissance du cerveau chez la souris.

Yongsoo Kim, le professeur qui a dirigé l’étude, l’explique très bien : « Les cartes de croissance du cerveau existantes étaient floues, comme une mauvaise photo. Nous, nous avons créé une carte à l’échelle de la cellule. C’est comme une photo en haute définition où chaque détail est parfaitement net. » C’est un outil formidable pour mieux comprendre comment un cerveau se développe normalement, mais aussi pour percer les mystères de certains troubles neurologiques.

Vous vous demandez peut-être : pourquoi des souris ? Eh bien, leur cerveau, bien que plus petit, ressemble étonnamment au nôtre dans sa chimie et ses circuits. La période étudiée, juste après la naissance des souriceaux, correspond à une phase cruciale pour nous, les humains : entre la fin de la grossesse et la petite enfance. C’est un moment où tout s’accélère.

Le cerveau ne fait pas que grandir, il apprend à réagir au monde extérieur. C’est aussi à ce moment précis que des troubles comme l’autisme peuvent commencer à se manifester. Comme le souligne le professeur Kim, ces problèmes peuvent survenir à cause de facteurs génétiques ou environnementaux, et si quelque chose cloche à ce stade précoce, les conséquences peuvent se propager à mesure que le cerveau continue de se construire. Les zones qui grandissent le plus vite sont probablement les plus fragiles.

Pour réaliser cet exploit, les chercheurs ont utilisé une technique d’imagerie de pointe, la tomographie à deux photons en série. C’est un nom un peu barbare, mais imaginez simplement un scanner capable de prendre des photos de l’ensemble du cerveau avec une précision microscopique, au point de voir les cellules une par une.

Ils ont capturé des images du cerveau des souriceaux tous les deux jours, du quatrième jour après la naissance jusqu’à deux semaines. Le résultat est une série d’atlas 3D qui fonctionnent comme un film en accéléré, nous montrant, pour la première fois, la carte détaillée de cette période de développement intense.

Une des premières choses que les chercheurs ont remarquées, c’est que le cerveau ne grandit pas de façon uniforme. Pas du tout. Certaines régions explosent littéralement en volume. La grande star de cette croissance, c’est le cervelet.

Le cervelet, c’est cette petite structure située à l’arrière de notre tête. Son rôle est essentiel : il nous aide à affiner nos mouvements, à garder l’équilibre, et il participe même à certaines de nos pensées. Le fait qu’il se développe autant durant cette période montre à quel point l’acquisition de la coordination motrice est une priorité au début de la vie.

L’équipe s’est aussi penchée sur deux types de cellules très spéciales. D’abord, les neurones GABAergiques. Il faut les voir comme les freins du cerveau ; leur rôle est de calmer l’activité pour que tout fonctionne bien. Les chercheurs ont observé que leur densité diminuait beaucoup dans le cortex (la couche externe du cerveau), mais qu’elle augmentait fortement dans le striatum, une zone profonde liée au mouvement et à la récompense. Cela prouve que même après la naissance, le câblage du cerveau est loin d’être terminé.

Le deuxième type de cellules, ce sont les microglies. Le professeur Kim les compare à des jardiniers. Pendant le développement, leur mission est de « tailler » le cerveau : elles éliminent les cellules et les connexions inutiles pour affiner les circuits. Et là aussi, surprise ! Jusqu’au huitième jour, elles sont surtout dans la matière blanche (les autoroutes de l’information). Puis, vers le dixième jour, elles migrent massivement vers la matière grise (là où se trouvent les neurones), en particulier vers les zones qui traitent les informations sensorielles. Ce changement coïncide avec le moment où les souriceaux ouvrent les yeux et les oreilles. C’est comme si les jardiniers se déplaçaient là où il y a soudainement beaucoup de travail à faire, en réponse aux nouvelles expériences du monde extérieur.

Cette recherche n’est pas qu’une simple publication scientifique de plus. C’est une porte ouverte sur un nouveau monde de compréhension. Pour aller plus loin, l’équipe a rendu ses atlas et ses cartes de croissance accessibles à tous sur une plateforme interactive. L’idée est de permettre à d’autres scientifiques d’utiliser ces données pour les croiser avec leurs propres recherches.

Comme le dit Yongsoo Kim, la vraie valeur de ce travail est de fournir un cadre. Une base solide sur laquelle d’autres pourront construire pour obtenir une image encore plus complète du cerveau. C’est un pas de géant, un espoir immense pour mieux comprendre, et peut-être un jour mieux traiter, les troubles qui prennent racine dans les tout premiers moments de la vie.