En collaboration avec le Janelia Research Campus de Virginie, les scientifiques de Google viennent de publier ce qui est considéré comme étant la plus grande carte à haute résolution de la connectivité cérébrale chez un animal. Il s’agit d’un modèle en 3D qui montre 20 millions de synapses reliant près de 25 000 neurones d’un cerveau d’une mouche de fruits.
Dans le domaine de la connectomique qui consiste à utiliser des techniques d’imagerie détaillée pour cartographier les voies physiques à l’intérieur du cerveau, ce résultat présenté par Google est une étape importante. Selon les informations, cette carte, qu’on appelle aussi un connectome, représente à peu près le tiers du cerveau de la mouche de fruits.
Jusqu’ici, un seul organisme a eu son cerveau complètement cartographié en utilisant cette technique. Il s’agit de l’espèce de ver rond C. elegans.
Un travail de fourmi
Pour aboutir à cette carte, les chercheurs de Google et l’équipe FlyEM de Janelia ont dû utiliser des méthodes automatisées, mais ils ont aussi dû réaliser une grande partie du travail à la main. La première étape était de prélever des tranches du cerveau de la mouche ayant une épaisseur de 20 µm, c’est-à-dire à peu près le tiers de la largeur d’un cheveu humain. Ces tranches ont ensuite été scannées en utilisant des faisceaux d’électrons provenant d’un microscope électronique. Au total, près de 50 trillions de pixels 3D ou voxels ont été collectés et ces données ont ensuite été analysées à l’aide d’un algorithme retraçant les voies entre chaque cellule.
Le plus dur dans l’histoire c’est qu’il a fallu vérifier chaque route formée par les 20 millions de synapses chimiques en utilisant des casques de réalité virtuelle et un logiciel d’édition 3D personnalisé. D’après Google, une période de deux ans et des centaines de milliers d’heures ont été nécessaires aux scientifiques de Janelia pour effectuer ce travail.
Encore un long chemin à parcourir
Le cerveau d’une mouche de fruit contient au total environ 100 000 neurones. Celui d’un humain quant à lui en possède 86 milliards. On peut ainsi dire qu’il reste encore un très long chemin à faire avant que l’on puisse créer le connectome d’un cerveau humain.
Selon Joshua Vogelstein, ingénieur biomédical et co-fondateur de l’Open Connectome Project, au cours de cette décennie, les données collectées à partir de ce genre de projet commenceront à produire des résultats. Il a aussi ajouté que le temps qui s’écoule entre le début du développement d’une technologie et le fait de faire de la science en utilisant cette technologie est d’environ 15 ans. D’après lui, en ce qui concerne la connectomique, cela fait maintenant 15 ans.
Bien que la publication de cette carte du cerveau d’une mouche soit une étape importante dans le domaine, la connectomique fait aussi l’objet de critiques. Certains scientifiques pensent en effet que cartographier les neurones exige beaucoup de ressources qui peuvent être mieux utilisées dans un autre domaine. En tout cas, l’avenir nous dira si une carte du cerveau aura effectivement des applications significatives.
