Le réseau neuronal du cerveau d’une mouche entièrement cartographié

Depuis plusieurs années, un consortium international de chercheurs, FlyWire, travaillait sur une cartographie ultra-précise du cerveau d’une mouche du vinaigre. Pas plus gros qu’un grain de sable, le cerveau d’un Drosophile melanogaster les adultes contiennent 139 255 neurones et 54,5 millions de synapses. La prouesse de ces recherches, qui ont donné lieu à la publication d’une dizaine d’articles le 2 octobre dans Natureest d’identifier les connexions et les réseaux qui constituent ce qu’ils appelaient le « connectome ».

Il a d’abord fallu couper ce « grain de sable » en sept mille tranches, examiner les premières à la main avant de demander à une intelligence artificielle de poursuivre le travail, puis procéder à des corrections humaines. Des équipes des universités de Princeton (New Jersey) et de Cambridge (Massachusetts) ont ainsi annoté des classes de neurones et des types de cellules en fonction de leurs connexions et fonctions. Ils ont identifié plus de huit mille types de cellules. Un résultat inattendu.

Le consortium FlyWire, soutenu notamment par des instituts de recherche américains, est également financé par Google et Amazon, dont les équipes ont été sollicitées pour ce travail de titan. Le précédent record de précision du câblage neuronal dans le cerveau d’une mouche s’arrêtait à environ vingt mille neurones et quatorze millions de synapses sur une portion de matière grise.

L’ensemble de ces travaux permet d’étudier comment les fonctions cérébrales sont déterminées par la structure des circuits cérébraux, ce qui constitue une ressource précieuse pour la recherche en neurosciences. Car le cerveau de la mouche est considéré comme un modèle intéressant, alors que ce petit animal est capable de comportements sophistiqués tels que la marche et le vol, l’apprentissage, la mémoire, la navigation et même les interactions sociales.

Faire progresser la recherche

Cette plongée dans l’armoire électrique du cerveau a révélé son lot de surprises dans l’enchevêtrement des connexions. Par exemple, les neurones connus pour être impliqués dans le câblage d’un sens, comme la vue, se sont avérés être câblés pour recevoir également des signaux provenant d’autres circuits, comme l’ouïe ou le toucher.

L’étude d’un tel connectome devrait permettre de comprendre quelles peuvent avoir comme conséquences des dysfonctionnements dans les circuits d’un cerveau. Une meilleure compréhension de ces mécanismes pourrait également faire progresser la recherche sur le traitement des troubles neurologiques.

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