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Posté par Isabelle le Lundi 15/06/2015 à 00:00
Le cerveau et les gènes travaillent en réseau

Image IRM d'une tête humaine. Illustration: Wikimedia Commons
Les neuroscientifiques savent que, même au repos, le cerveau synchronise spontanément les différentes régions qui le composent pour former des réseaux fonctionnels. Le cerveau (Le cerveau est le principal organe du système nerveux central des animaux. Le cerveau traite les informations en provenance des sens, contrôle de nombreuses fonctions du corps, dont la motricité...) n'est donc pas constitué uniquement de petits modules spécialisés, mais de régions qui se coordonnent pour accomplir ses différentes tâches. Cependant, les chercheurs peinaient jusqu'alors à définir les mécanismes moléculaires qui sous-tendent cette connectivité fonctionnelle (En mathématiques, le terme fonctionnelle se réfère à certaines fonctions. Initialement, le terme désignait les fonctions qui en prennent...). Aujourd'hui, une équipe des universités de Genève (UNIGE) et Stanford est parvenue à établir une forte corrélation entre les réseaux cérébraux fonctionnels et l'expression génétique (La génétique (du grec genno γεννώ = donner naissance) est la science qui étudie l'hérédité et les gènes.) des cellules qui les composent. Grâce à des analyses croisées, les chercheurs ont pu identifier une série de 136 gènes fortement impliqués dans la connectivité des réseaux cérébraux, mais aussi dans la maladie (La maladie est une altération des fonctions ou de la santé d'un organisme vivant, animal ou végétal.) d'Alzheimer et la schizophrénie (Le terme de schizophrénie regroupe de manière générique un ensemble d'affections psychiatriques présentant un noyau commun, mais dites...). Ces résultats, publiés dans la revue Science, ouvrent la voie à une nouvelle façon d'appréhender la relation entre le fonctionnement du cerveau et sa génétique, qui facilitera l'étude de certaines maladies.

Depuis quelques années, les données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un événement, etc.) ouvertes ou open data permettent à la communauté scientifique (Un scientifique est une personne qui se consacre à l'étude d'une science ou des sciences et qui se consacre à l'étude d'un domaine avec la rigueur et les méthodes...) d'analyser de nombreuses données qui recèlent encore quelques secrets. Dans le domaine des neurosciences (Les neurosciences correspondent à l'ensemble de toutes les disciplines biologiques et médicales qui étudient tous les aspects, tant normaux que pathologiques, des neurones et du système nerveux.), le Allen Institute for Brain Science, créé par le co-fondateur de Microsoft (Microsoft Corporation (NASDAQ : MSFT) est une multinationale américaine de solutions informatiques, fondée par Bill Gates et Paul Allen,...), met à disposition des scientifiques du monde (Le mot monde peut désigner :) entier une masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un corps : l'une quantifie l'inertie du corps (la masse inerte) et l'autre la contribution du corps à la force de...) exceptionnelle de données permettant de cartographier avec précision l'expression génétique des cellules cérébrales. Ce sont ces informations, couplées aux données fournies par le consortium Imagen (1), que Jonas (JOnAS est un serveur d'application open-source (licence LGPL) multi-systèmes d'exploitation, et multi bases de données, permettant de bâtir aisément des services applicatifs métier. Il...) Richiardi, chercheur (Un chercheur (fem. chercheuse) désigne une personne dont le métier consiste à faire de la recherche. Il est difficile de bien cerner le métier de chercheur tant les domaines de recherche sont diversifiés et impliquent d'importantes...) à la Faculté de médecine (La médecine (du latin medicus, « qui guérit ») est la science et la pratique (l'art) étudiant l'organisation du corps humain...) de l'UNIGE, et une équipe de Stanford, ont analysées pour comprendre l'organisation (Une organisation est) réticulaire du cerveau. Il s'agissait de découvrir quels sont les gènes qui président à la connectivité des réseaux cérébraux.

L'organisation du cerveau se reflète dans les gènes

Les scientifiques ont comparé les différents profils d'expression des cellules composant les réseaux cérébraux, puis ils ont confronté leurs résultats avec des imageries à résonance (Lorsqu'on abandonne un système stable préalablement écarté de sa position d'équilibre, il y retourne, généralement à travers des oscillations...) magnétique (IRM) d'une quinzaine de personnes. Ils ont découvert que la synchronisation fonctionnelle du cerveau se reflète dans les gènes. En poussant leur analyse plus loin, les chercheurs ont pu isoler une série de 136 gènes à qui l'on doit cette correspondance (La correspondance est un échange de courrier généralement prolongé sur une longue période. Le terme désigne des échanges de courrier personnels plutôt...) entre génétique et IRM.

Les chercheurs ont ensuite examiné les variations génétiques dans les 136 gènes qu'ils ont réussi à isoler, grâce aux données récoltées par le consortium Imagen auprès de 259 adolescents. "Nous voulions analyser les variations génétiques décelées sur cette série de gènes au regard d'éventuelles modifications des réseaux cérébraux. Et effectivement, les analyses montrent que les mutations apparues sur ces gènes sont très fortement associées à des modifications dans les réseaux", indique André Altmann, co-premier auteur de l'étude à Stanford.

Les analyses ont ensuite été conduites sur des souris (Le terme souris est un nom vernaculaire ambigu qui peut désigner, pour les francophones, avant tout l’espèce commune Mus musculus, connue aussi comme animal de compagnie...), chez qui les mêmes corrélations ont été observées. La connectivité en réseau (Un réseau informatique est un ensemble d'équipements reliés entre eux pour échanger des informations. Par analogie avec un filet (un réseau est un « petit rets », c'est-à-dire un petit filet), on appelle nœud (node)...) est donc vraisemblablement un élément fondamental de l'organisation cérébrale chez les mammifères.

Une nouvelle approche de la génétique en réseau pour le cerveau

L'identification de cette centaine de gènes constitue une avancée décisive, particulièrement en ce qui concerne l'étude de certaines maladies du cerveau. Les chercheurs pourront désormais se concentrer sur quelques gènes seulement, qui seront alors considérés en réseau, plutôt que sur chaque variant génétique individuellement, comme cela se faisait traditionnellement. L'équipe a voulu tester sa théorie (Le mot théorie vient du mot grec theorein, qui signifie « contempler, observer, examiner ». Dans le langage courant, une théorie est une idée ou une connaissance spéculative, souvent basée sur...) sur certaines des maladies mentales les plus connues, dont les causes génétiques commencent à être élucidées. Ils ont ainsi cherché s'ils retrouvaient, dans cette liste de 136 gènes, des gènes déjà associés à certaines maladies. Cela s'est révélé positif pour neuf maladies, dont la maladie d'Alzheimer et la schizophrénie, toutes deux démontrant une perturbation de la connectivité fonctionnelle.

"Nos travaux pointent en direction d'un lien très clair entre les altérations de la connectivité fonctionnelle et des variations génétiques sur une liste dorénavant réduite à 136 gènes", précise Michael Greicius, professeur à l'Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission (études...) de Stanford et concepteur (Un concepteur est une personne qui imagine et réalise quelque chose. Ce mot vient du verbe concevoir.) de l'étude. "Nous savons maintenant que ces gènes, tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) comme certaines maladies, modifient les réseaux cérébraux. La prochaine étape consistera à évaluer précisément le rôle des mutations décelées sur ces gènes afin d'estimer le risque de développer une maladie psychique", conclut-il.

Note:

(1) Le consortium Imagen est un projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a priori à l’identique, nécessitant le concours et l’intégration d’une grande diversité de contribution, et...) européen qui vise à étudier la santé mentale (La santé mentale est un terme relativement récent et polysémique. Habituellement elle est vue comme l'« aptitude du psychisme à...) et les comportements à risque des adolescents en combinant des approches psychiatriques, des examens d'imagerie (L’imagerie consiste d'abord en la fabrication et le commerce des images physiques qui représentent des êtres ou des choses. La fabrication se faisait...) cérébrale et des données génétiques. http://www.imagen-europe.com/en/consortium.php (PHP (sigle de PHP: Hypertext Preprocessor), est un langage de scripts libre principalement utilisé pour produire des pages Web dynamiques via un serveur HTTP, mais pouvant également fonctionner comme n'importe quel...)


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Source: UNIGE - Université de Genève