Des chercheurs de Google publient la carte 3D la plus détaillée des connexions d'un cerveau

Une équipe de chercheurs américains vient de dévoiler la cartographie la plus détaillée des connexions cérébrales chez un animal. Le modèle 3D en question montre 20 millions de synapses reliant quelque 25 000 neurones dans le cerveau d’une mouche drosophile.

Un travail de longue haleine

Fruit de méthodes automatisées et d’un travail humain acharné, le modèle en 3D produit par Google et l’équipe FlyEM du Janelia Research Campus constitue une véritable prouesse technique ainsi qu’une avancée importante dans le domaine de la connectomique, qui utilise des techniques d’imagerie détaillées pour cartographier les connexions neuronales du cerveau. Connue sous le nom de « connectome », cette carte couvre environ un tiers du cerveau de la mouche à fruits (ou drosophile). Jusqu’à présent, un seul organisme, le ver rond C. elegans, avait vu son cerveau entièrement cartographié via un tel procédé.

En raison de la relative simplicité de leur structure cérébrale et de leur capacité à adopter des comportements complexes, les mouches à fruits constituent un sujet commun dans le domaine de la connectomique. La première étape du processus a consisté à prélever des lamelles de cerveau de seulement 20 microns d’épaisseur (environ un tiers de l’épaisseur d’un cheveu humain). Ces lamelles ont ensuite été scannées en utilisant des faisceaux d’électrons provenant d’un microscope électronique. Quelque 50 trillions de pixels 3D ont ainsi été collectés, et ces données ont ensuite été analysées à l’aide d’un algorithme retraçant les voies entre chaque cellule.

La connectomique est une discipline encore jeune

En dépit des prouesses réalisées par les algorithmes de Google, un travail humain considérable a été nécessaire afin de s’assurer de la conformité du modèle 3D. Les chercheurs ont ainsi passé des centaines de milliers d’heures à vérifier chaque voie formée par les 20 millions de synapses chimiques représentées en utilisant des casques de réalité virtuelle et un logiciel d’édition 3D personnalisé. Le cerveau d’une mouche à fruits comportant environ 100 000 neurones, contre 86 milliards chez l’humain, la route s’annonce toutefois encore longue avant qu’une cartographie 3D complète de notre encéphale ne soit créée.

Si la cartographie du cerveau d’une mouche représente assurément une étape importante dans le domaine de la connectomique, cette discipline est toutefois loin de faire l’unanimité au sein de la communauté scientifique. Si ses défenseurs affirment qu’elle permet d’associer les différentes parties du cerveau à des comportements spécifiques, ses détracteurs font remarquer qu’elle n’en est encore qu’à ses balbutiements et qu’elle exige énormément de ressources qui pourraient être mieux utilisées ailleurs. Mais selon les spécialistes, celle-ci pourrait avoir des applications significatives dans un avenir proche.

Ingénieur biomédical et co-fondateur de l’Open Connectome Project, Joshua Vogelstein estime que les données recueillies à partir de ce type de projet pourraient commencer à produire des résultats au cours de cette décennie.