Le premier atlas de la fonction des connexions cérébrales.

Résultats scientifiques Neuroscience, cognition

Les scientifiques viennent de produire le tout premier atlas fonctionnel de la substance blanche cérébrale humaine, cartographiant plus de 500 fonctions cérébrales. Il s’agit d’un véritable renversement conceptuel dans la recherche en neurosciences humaines qui permettra d’étudier de nouvelles fonctions cérébrales sur la base de leur schéma de connexions. Ce sera également un outil médical précieux pour l’identification des lésions d’AVC et des interruptions des circuits fonctionnels qu’elles entraînent. Ce travail est publié dans la revue Nature Communications.

On appelle communément matière grise la couche externe du cerveau (ou cortex cérébral) dévolue aux fonctions cérébrales les plus intégrées, comme le sont les aptitudes visuo-spatiales, langagières ou encore mnésiques. Le cortex cérébral est composé des corps cellulaires des neurones qui lui donnent cette coloration grisée. De la même façon qu’une bonne communication entre individus est indispensable au bon fonctionnement d’une société, une bonne communication entre les régions corticales est essentielle au bon fonctionnement cérébral. Dans le cerveau, cette communication est assurée par les prolongements des neurones, les axones, qui se regroupent en faisceaux pour relier entre elles les différentes régions cérébrales, sur des longueurs pouvant atteindre parfois plus de 20 cm. Véritables canaux de communication, en reliant les fonctions de plusieurs régions cérébrales, ces faisceaux de substance blanche permettent de créer de nouvelles fonctions, plus élaborées ou plus complexes, de la même façon que l’assemblage des syllabes détermine le sens précis d’un mot.

Longtemps la recherche en neurosciences humaines s’est focalisée sur l’étude des fonctions cérébrales associées aux régions corticales. Les techniques d’imagerie cérébrale développées dans les années 1990, comme l’IRM fonctionnelle par exemple, ont permis de cartographier les fonctions cérébrales (langage, logique, mémoire…) à la surface du cortex. Mais on voit bien les limites de ces techniques qui ne permettent pas d’appréhender les relations existantes entre différentes régions corticales pour une même fonction. Avec l’avènement de nouvelles techniques d’imagerie permettant de modéliser les faisceaux de substance blanche (depuis une vingtaine d’années environ), les neurosciences sont entrées dans une nouvelle ère où le support anatomique des fonctions cérébrales n’est plus seulement envisagé comme un éparpillement de régions à la surface du cerveau, mais bien comme un réseau de régions interconnectées et communicant entre elles.

Cette étude, en se basant sur la plus grande collection de cerveaux lésés par un AVC (1333 patients) combinée à la base de méta-analyses la plus complète en neuroimagerie (Neurosynth) et la meilleure cartographie actuelle de substance blanche dérivée du projet « Human Connectome 7T », a permis de produire le tout premier atlas fonctionnel de la substance blanche, qui cartographie à lui seul plus de 500 fonctions différentes dans le cerveau. Il s’agit d’un véritable renversement conceptuel et épistémologique en neurosciences humaines puisque les fonctions cérébrales ne sont plus définies a priori et recherchées dans le seul cortex cérébral, mais elles émergent désormais de l’analyse approfondie des réseaux de substance blanche conçus comme des territoires fonctionnels définis par leur schéma de connexions.

En se plaçant à l’interface de la recherche fondamentale et de la recherche médicale, cet atlas promet d’être un outil incontournable pour explorer de nouvelles fonctions cérébrales et leurs circuits ainsi que pour identifier les lésions d’AVC typiques qui interrompent les circuits de substance blanche pour des réseaux d'activation fonctionnels donnés.

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@ Michel Thiebaut de Schotten

Figure : Coupes axiales de l’Atlas fonctionnel de la substance blanche cérébrale humaine.

 

Pour en savoir plus:

Brain disconnections link structural connectivity with function and behaviour
Thiebaut de Schotten M, Foulon  C, Nachev P

Nature Communications 9 Oct 2020.  https://doi.org/10.1038/s41467-020-18920-9

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Contact

Michel Thiebaut de Schotten
Chercheur CNRS à l' Institut des maladies neurodégénératives (IMN)

Laboratoire

Brain Connectivity and Behaviour Laboratory (BCBLab)
Groupe d'Imagerie Neurofonctionnelle (GIN)

Institut des Maladies Neurodégénératives (IMN) - (CNRS/Inserm/Université de Bordeaux)
Bâtiment Neurocampus, 146 Rue Léo Saignat, 33000 Bordeaux