06 Mars 2019  |  Biotechnologie
Publié dans La Revue POLYTECHNIQUE 01/2019

Le Blue Brain Project publie le premier atlas numérique du cerveau en 3D

Publié par le Blue Brain Project, le premier atlas numérique en 3D de chaque cellule du cerveau de la souris offre aux neuroscientifiques des informations jusqu’ici inaccessibles sur les principaux types de cellules, leur nombre et leur position dans l’ensemble des 737 régions cérébrales. Ceci pourrait accélérer considérablement les progrès de la science du cerveau.

C’est comme passer d’une carte dessinée à la main à Google Earth: le Blue Brain Cell Atlas permet à chacun de visualiser n’importe quelle aire du cerveau de la souris, cellule par cellule – et de télécharger gratuitement les données pour effectuer de nouvelles analyses et modélisations.
 
 
 
Les données en ligne de milliers d’échantillons de cellules cérébrales
Présenté par le Blue Brain Project de l’EPFL et publié dans Frontiers in Computational Neuroscience, le Blue Brain Cell Atlas intègre les données de milliers d’échantillons de cellules cérébrales dans une ressource en ligne globale, interactive et dynamique, qui peut être mise à jour de manière permanente, au fil des nouvelles découvertes. Cet atlas numérique révolutionnaire, qui peut être utilisé pour analyser et modéliser des zones spécifiques du cerveau, constitue une avancée majeure pour une simulation complète du cerveau des rongeurs.
«Malgré un très grand nombre d’études au cours du siècle passé, les cellules n’avaient été dénombrées que dans 4 % des aires cérébrales de la souris – et ces estimations variaient souvent d’un facteur trois. L’Atlas des cellules du Blue Brain apporte une solution à ce problème, en offrant les meilleures estimations, y compris pour la plus petite aire connue du cerveau de la souris»,déclare l’initiateur du Blue Brain Project, Henry Markram.
 
Un point de départ essentiel pour modéliser le cerveau
«Connaître les composants des circuits et comment ils sont arrangés constitue aussi un point de départ essentiel pour modéliser le cerveau – exactement comme les données démographiques sont essentielles pour modéliser un pays», explique Csaba Erö, auteur principal etcréateur de l’Atlas.
Les précédentes cartographies du cerveau consistaient en un empilement d’images de tranches de cerveau teintées. Certaines montrent les positions exactes des cellules pour l’entier du cerveau, tandis que d’autres montrent des types de cellules particuliers – mais aucune ne traduit ces précieuses données en chiffres et en positions de toutes les cellules dans le cerveau, sous la forme d’un atlas navigable numériquement.
Cette étape révolutionnaire est l’aboutissement de cinq années passées à récolter et à intégrer des milliers d’échantillons de tissu cérébral. Csaba Erö et ses collègues se sont appuyé principalement sur toutes les données d’imagerie mises à disposition par l’Allen Institute for Brain Science – une organisation de recherche médicale indépendante et à but non lucratif basée à Seattle – et les ont combinées avec un grand nombre d’études anatomiques de manière à calculer et valider les principaux types, nombres et positions des cellules dans chaque aire cérébrale de la souris – y compris toutes les aires où l’on n’avait encore jamais obtenu de données sur les cellules.
 
De la 3D à haute résolution consultable et conviviale
«Notre atlas cellulaire, c’est comme passer d’une carte dessinée à la main aux images-satellite numérisées des villes et des particularités géographiques, en nous permettant de naviguer à travers le cerveau de la même manière que Google Earth nous permet de naviguer sur la Terre. C’est de la 3D à haute résolution, consultable, navigable, annotée, conviviale – et cela comble un immense vide dans notre connaissance de 96 % des aires du cerveau de la souris»,explique Marc-Olivier Gewaltig, directeur de la section Blue Brain.
Disponible gratuitement en ligne, l’atlas Blue Brain Cell permet à ses utilisateurs de visualiser 737 aires du cerveau et les cellules qu’elles contiennent, et de télécharger leur nombre et leur position dans l’aire à laquelle on s’intéresse. Il distingue les neurones excitateurs, inhibiteurs, ainsi que d’autres types, de même que des principaux types de cellules non neuronales formant la glie, qui isole et protège les neurones.
Ces données sont importantes pour les chercheurs qui s’appliquent à comprendre la structure et le fonctionnement des différentes aires du cerveau, ou pour élaborer des modèles fonctionnels d’aires spécifiques du cerveau. «C’est aussi une excellent support pédagogique. On peut choisir de montrer uniquement les régions qui nous intéressent et naviguer au travers, jusqu’au niveau des cellules individuelles, qui sont codées par des couleurs selon leur type morphologique», ajoute Marc-Olivier Gewaltig.
Le Blue Brain Cell Atlas, c’est aussi la première cartographie dynamique qui permet aux chercheurs de contribuer à l’amélioration de l’atlas avec de nouvelles données. «Nous pouvons désormais avancer de manière collaborative vers la réalité de ce qui se trouve dans le cerveau de la souris», explique Henry Markram.
 
À propos du Blue Brain Project
Le but du Blue Brain Project de l’EPFL, un projet suisse sur le cerveau initié et dirigée par Henry Markram, est de reconstruire et simuler numériquement, de manière précise et dans tous ses détails biologiques, le cerveau des rongeurs et, au final, le cerveau humain. Les reconstructions et les simulations crées par Blue Brain, élaborées à l’aide de super-ordinateurs, offrent une approche radicalement nouvelle pour comprendre la structure et le fonctionnement à plusieurs niveaux du cerveau. Le projet a reçu un financement du Programme cadre de l’Union européenne Horizon 2020 pour la recherche et l’innovation
bluebrain.epfl.ch
 
À propos de Frontiers
Frontiers est une plate-forme de science ouverte reconnue et une maison d’édition universitaire en accès libre. Sa mission consiste à mettre à disposition librement les résultats de la recherche pour le monde entier, afin de promouvoir l’innovation scientifique et technologique, le progrès social et la croissance économique. Elle assiste les scientifiques avec des solutions innovantes de science ouverte, qui améliorent radicalement la manière dont la science est publiée, évaluée et distribuée auprès des chercheurs, des innovateurs et du public. L’accès aux résultats de recherche et aux données est libre, gratuit, et convivial, grâce à la technologie Internet, permettant ainsi l’accès à des solutions rapides pour les défis critiques auxquels l’humanité est confrontée.
www.frontiersin.org
 
 
Blue Brain Communications
kate.mullins@epfl.ch
 
Frontier Communications
matthew.prior@frontiersin.org


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