Le Projet du connectome humain : découvrir notre cerveau en profondeur

22 juin 2019
Le but du projet du connectome humain est de comprendre les connexions du cerveau humain sain afin d'établir une base de référence pour aider à identifier les anomalies de connectivité dans les troubles du cerveau.

Le Projet du connectome humain (HCP) a été lancé en juillet 2009. Il s’agit du nouveau défi du plan des National Institutes of Health (NIH), doté de 21,3 millions d’euros sur cinq ans. Les principaux objectifs de ce projet sont :

  • Fournir une compilation de données neuronales
  • Offrir une interface pour naviguer graphiquement dans ces données
  • Tirer des conclusions inédites sur le cerveau humain vivant

Selon Patric Hagmann, docteur de l’hôpital universitaire de Lausanne : « Pour comprendre le fonctionnement d’un réseau, il faut connaître ses éléments et leurs interconnexions (…). Ce connectome nous permettra de mieux comprendre les processus fonctionnels émergents des structures cérébrales et de mieux comprendre les mécanismes que le cerveau utilise lorsqu’il subit des lésions cérébrales ».

Mais avant d’aller plus loin, qu’est-ce qu’un connectome humain ? C’est une cartographie des connexions entre les neurones du cerveau. Par conséquent, avec ce projet, l’objectif est de construire une cartographie réseau de la connectivité au niveau anatomique et fonctionnel du cerveau. C’est-à-dire qu’il s’agit de connaître en détail tous les circuits cérébraux et leurs synapses.

En outre, il s’agit également de produire un ensemble de données pour faciliter l’enquête sur les différents troubles cérébraux.

explications du projet du connectome humain
Quel est le but du projet du connectome humain ?

À l’heure actuelle, le Plan national de recherche en neurosciences des National Institutes of Health a lancé un projet de 30 millions de dollars qui utilisera des technologies d’imagerie cérébrale de pointe pour cartographier les circuits du cerveau humain adulte et sain.

En recueillant systématiquement des données d’imagerie cérébrale auprès de centaines de personnes, le Projet du connectome humain fournira des informations sur la façon dont les connexions cérébrales sous-tendent les fonctions cérébrales et ouvrira de nouvelles voies de recherche en neuroscience humaine.

Données et recherches récentes

Jusqu’à présent, on ne connaît qu’un seul connectome : celui d’un nématode (ver cylindrique). Son modeste système nerveux se compose de 300 neurones. Dans les années 1970 et 1980, une équipe de chercheurs a cartographié ses 7 000 connexions interneuronales, c’est-à-dire son connectome. Évidemment, celui de l’être humain est beaucoup plus complexe, puisqu’il possède plus de 100 milliards de neurones et 10 mille fois plus de connexions.

De nouvelles recherches ont été menées par les membres de l’équipe du Projet du connectome humain. Elles suggèrent que les circuits cérébraux sont organisés davantage comme le réseau routier de Manhattan que comme l’enchevêtrement chaotique de routes aléatoires de Londres. En d’autres termes, tout comme la carte de Manhattan forme une grille parfaite, notre réseau neuronal est également ordonné et aligné. Nous pensions auparavant qu’il était plutôt enchevêtré anarchiquement.

Plusieurs résultats récents basés sur les données de neurovisualisation du Projet du connectome humain et des données psychologiques montrent que les différences individuelles dans la connectivité cérébrale peuvent prédire de façon fiable le comportement d’une personne.

Ainsi, on pense qu’à l’avenir, de tels scanners pourraient aider les médecins à personnaliser davantage le diagnostic et le traitement des troubles mentaux, comme l’affirment les auteurs de ces résultats.

avancées du projet du connectome humain
Conclusions et curiosités sur le Projet du connectome humain

Le cerveau est un organe complexe qui est au centre de l’attention de nombreux scientifiques à l’heure de réaliser des études. Pour certains, il est encore une boîte noire dont on sait peu de choses. Pour cette raison, le Projet du connectome humain est une excellente initiative. Il tente de clarifier, avec les meilleurs outils technologiques actuels, le fonctionnement du cerveau et ses connexions neuronales. De cette façon, nous serons en mesure d’éradiquer de nombreux troubles mentaux.

Aujourd’hui, les scientifiques savent que de nombreux troubles mentaux, comme la schizophrénie, sont des connectopathies, c’est-à-dire des maladies dans lesquelles le câblage du cerveau est anormal. C’est pourquoi nous voulons créer une carte du cerveau humain pour aider à l’avenir à guérir des maladies comme l’épilepsie. En effet, en connaissant son réseau de fonctionnement, nous pourrions mieux la traiter.

Enfin, si vous êtes curieux, vous trouverez dans ce lien une visionneuse interactive intéressante qui interprète les données de la matrice de connectivité de la publication de la conférence Anatomical structural network analysis of the human brain using partial correlations of volumes of gray matter. Anand A. Joshi, Shantanu H. Joshi, Ivo D. Dinov, David W. Shattuck, Richard M. Leahy, Arthur W. Toga.

 

 

  • Van Essen DC, Barch DM. The human connectome in health and psychopathology. World Psychiatry 2015;14:154-7.
  • Bullmore E, Sporns O. Complex brain networks: graph theoretical analysis of structural and functional systems. Nat Rev Neurosci 2009;10:186-98.