Publié le 06/11/2025 15:37. Une nouvelle cartographie du cerveau humain, résultat d’une collaboration internationale majeure, promet de révolutionner notre compréhension des troubles neurologiques. En identifiant les étapes cruciales du développement cérébral, cette recherche ouvre la voie à des diagnostics et traitements plus ciblés pour des affections comme la schizophrénie ou l’autisme.
- Une « carte cellulaire » sans précédent du cerveau humain a été établie.
- Elle révèle les moments critiques où naissent les troubles du développement neurologique.
- Des altérations génétiques et moléculaires à des stades précis sont identifiées comme la cause.
Fruit d’une initiative conjointe du National Institute of Health (NIH) des États-Unis et publiée dans douze études de la revue Nature, ce travail colossal dévoile les mécanismes intimes de la formation du cerveau. Les chercheurs ont pu corréler des maladies telles que la schizophrénie ou d’autres troubles du développement neurologique à des dérèglements précis survenant pendant la maturation des cellules cérébrales. Ces anomalies, une fois inscrites, peuvent marquer durablement le cerveau, entravant sa capacité d’adaptation future.
Le projet, piloté par le Brain Initiative Cellular Atlas Network (BICAN) avec la contribution notable de l’Allen Institute, a employé des technologies de pointe telles que l’analyse de cellules uniques et des outils spatiaux avancés. Ces méthodes ont permis de suivre le développement du cerveau humain, ainsi que celui d’autres primates et de la souris, depuis ses premières phases jusqu’à ses périodes les plus sensibles. Les scientifiques ont ainsi observé la transformation des cellules souches en neurones et cellules gliales, et analysé la régulation de l’activité génique au fil de ce processus complexe.
« Le cerveau humain et celui des autres mammifères contiennent une grande variété de types de cellules, neuronales et non neuronales. La capacité humaine à traiter l’information et à générer des émotions, des comportements et des décisions complexes repose sur cette richesse diversité, résultat de millions d’années d’évolution de l’espèce, codé dans les génomes et développé tout au long du processus approfondi de développement du cerveau ».
Les auteurs de l’étude
« Décrypter les événements moléculaires et cellulaires qui ont lieu pendant le développement du cerveau nous permettra de mieux comprendre les mécanismes qui sous-tendent la manifestation de la diversité des types cellulaires et comment ce processus peut être modifié dans les troubles neurodéveloppementaux », ajoutent-ils.
Les atlas révèlent que l’apparition des différents types cellulaires se fait par vagues successives, et que certains programmes de développement peuvent se réactiver à l’âge adulte, y compris dans le cadre de maladies. Le Dr. Hongkui Zeng, directeur des sciences du cerveau à l’Allen Institute et l’un des principaux auteurs, souligne l’importance de ces travaux :
« Ces atlas fournissent un plan détaillé de la façon dont différents types de cellules cérébrales le cerveau émerge et mûrit avec le temps ».
Dr. Hongkui Zeng, Allen Institute
Il insiste : « En sachant quand et où les gènes clés sont activés au cours du développement, nous pouvons commencer à comprendre comment les modifications de ce processus conduisent à des troubles tels que l’autisme ou la schizophrénie ». L’équipe du Dr. Zeng a analysé plus de 1,2 million de cellules cérébrales pour parvenir à ces conclusions.
Les recherches indiquent également que la diversification des types neuronaux se prolonge après la naissance, notamment pour les cellules GABAergiques (régulant l’activité cérébrale) dans le cortex visuel. Les scientifiques ont pu retracer leur lignage, observant leur apparition, leur migration et leur spécialisation en sous-types. Certains neurones continuent leur développement bien après la naissance, dans des régions du cerveau associées à l’apprentissage, à la prise de décision et aux émotions.
« La découverte la plus révélatrice a été de découvrir que les cellules du cerveau continuent de changer et en se diversifiant tout au long de la période postnatale. »
Dr. Hongkui Zeng
Cette diversification prolongée pourrait expliquer la capacité du cerveau humain à apprendre et à s’adapter, tout en le rendant potentiellement plus vulnérable aux influences extérieures, mais aussi plus apte à corriger d’éventuels dysfonctionnements. Ce développement étendu « nous oblige à repenser comment nous comprenons les causes des troubles neuropsychiatriques », explique le chercheur, ouvrant ainsi de nouvelles pistes pour des interventions ciblées.
Parmi les avancées notables, l’identification d’une cellule progénitrice humaine liée au glioblastome, une forme agressive de cancer du cerveau, et la localisation de périodes temporelles critiques pour les risques génétiques de troubles psychiatriques ont été rapportées. Le développement du cerveau humain se distingue par sa maturation postnatale prolongée, qui peut s’étendre sur une vingtaine d’années, contrastant avec les quelque 35 jours nécessaires chez la souris. Ce phénomène, appelé néoténie, est peut-être à l’origine de capacités cognitives supérieures comme le langage ou l’intelligence.
Le consortium BICAN aspire à créer des atlas complets du développement cellulaire du cerveau de diverses espèces animales, à les comparer aux données humaines disponibles et à aligner les résultats entre les espèces pour combler les lacunes actuelles. L’objectif est de mener des analyses informatiques à grande échelle pour comprendre les forces moléculaires régissant le développement cérébral et d’initier des études fonctionnelles sur la genèse des sensations, du comportement et d’autres fonctions cognitives.
« Premièrement, nous comprendrons mieux ce qui rend le cerveau humain unique. Deuxièmement, nous pourrons étudier plus précisément quand et où les cerveaux malades changent, à la fois dans les tissus humains et dans les modèles animaux. Et troisièmement, ces connaissances nous permettront de concevoir de meilleurs modèles in vitro et des thérapies géniques et cellulaires plus précises pour traiter les maladies neuropsychiatriques ».
Dr. Hongkui Zeng
Ces avancées permettront de développer des modèles expérimentaux plus performants, tels que des organoïdes cérébraux et des modèles animaux, et d’élaborer des thérapies géniques et cellulaires plus précises pour les maladies neuropsychiatriques.
« Les troubles neurodéveloppementaux surviennent à la suite d’altérations du développement cérébral ou de déficits fonctionnels au cours de la petite enfance. Entre 10 et 20 % des enfants reçoivent un diagnostic de trouble neurodéveloppemental, comme l’autisme ou le trouble déficitaire de l’attention avec hyperactivité (TDAH). La plupart de ces pathologies ont une forte composante génétique, et de récentes études de séquençage génomique ont découvert des centaines de facteurs de risque génétiques causals ».
Les auteurs de l’étude
« Les ressources de données, les technologies, les outils et les méthodes analytiques développés par BICAN pour la cartographie de haute précision du développement cérébral jetteront les bases d’une découvrez les caractéristiques uniques du développement du cerveau humain, la base cellulaire de l’émergence des fonctions et des comportements cérébraux, les mécanismes la susceptibilité et la progression sous-jacentes de la maladie, les meilleurs moyens de développer des modèles de maladie in vitro et in vivo et, finalement, les voies menant à des thérapies plus efficaces ».
Les chercheurs
La publication de ces atlas cellulaires constitue une avancée décisive vers une compréhension approfondie du développement cérébral et des origines des troubles neurologiques.