Le réseau de neurones du cerveau d’une mouche entièrement cartographié

Cela faisait plusieurs années qu’un consortium international de chercheurs, FlyWire, travaillait à une cartographie ultraprécise du cerveau d’une mouche du vinaigre. Pas plus gros qu’un grain de sable, le cerveau d’une Drosophila melanogaster adulte contient 139 255 neurones et 54,5 millions de synapses. La prouesse de cette recherche, qui a donné lieu à la publication d’une dizaine d’articles, le 2 octobre, dans Nature, est d’identifier les connexions et les réseaux constituant ce qu’ils ont baptisé le « connectome ».

Il a d’abord fallu découper 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 apporter des corrections humaines. Des équipes des universités de Princeton (New Jersey) et de Cambridge (Massachusetts) ont ainsi annoté des classes de neurones et de types de cellules selon leurs connexions et leurs fonctions. Ils ont identifié plus de huit mille types de cellules. Un résultat inattendu.

Le consortium FlyWire, soutenu notamment par les instituts de recherche américains, est également financé par Google et Amazon, dont les équipes ont été mises à contribution pour ce travail titanesque. Le précédent record de précision pour un câblage neuronal du cerveau d’une mouche s’était arrêté 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 comme la marche et le vol, l’apprentissage, la mémoire, la navigation et même les interactions sociales.

Faire avancer la recherche

Cette plongée dans l’armoire électrique du cerveau a révélé son lot de surprises dans l’enchevêtrement des connexions. Par exemple, des neurones que l’on sait impliqués dans le circuit de câblage d’un sens, comme la vue, se sont avérés être branchés de façon à recevoir également des signaux provenant d’autres circuits, tels ceux de l’ouïe ou du toucher.

L’étude d’un tel connectome devrait aider à comprendre ce que des dysfonctionnements dans les circuits d’un cerveau peuvent avoir comme conséquences. Une meilleure compréhension de ces mécanismes pourrait aussi faire avancer la recherche en matière de traitement de troubles neurologiques.

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