Carl Schoonover : Comment voir à l’intérieur du cerveau

Ce dessin du cerveau est vieux de mille ans. C’est un diagramme du système visuel. Et certaines choses semblent très familières aujourd’hui. Deux yeux en bas, le nerf optique qui sort par l’arrière. Il y a un très gros nez qui n’a pas l’air d’être relié à quoi que ce soit en particulier.

Et si nous nous le comparons à des représentations plus récentes du système visuel, vous verrez que les choses sont devenues bien plus complexes au cours de mille ans. Et c’est parce qu’aujourd’hui nous pouvons voir ce qu’il y a à l’intérieur du cerveau, plutôt que de juste regarder sa forme générale.

Imaginez que vous vouliez comprendre comment fonctionne un ordinateur et que tout ce que vous pouviez voir soit un clavier, une souris, un écran. Vous auriez très peu de chance. Vous voulez être capable de l’ouvrir, de le fendre, de regarder le câblage à l’intérieur. Et jusqu’à il y a un peu plus d’un siècle, personne n’était capable de le faire avec le cerveau. Personne n’avait eu un aperçu des connexions du cerveau.

Et c’est parce que si vous sortez le cerveau du crâne et que vous en coupez une tranche mince, que vous le mettez sous un microscope même très puissant, il n’y a rien là. C’est gris, sans forme. Il n’y a pas de structure. Ça ne vous dira rien.

Tout cela a changé à la fin du XIXe siècle. Soudain, de nouveaux colorants chimiques pour le tissu cérébral ont été développés et ils nous ont donné les premiers aperçus des connexions cérébrales. L’ordinateur a été ouvert.

Ce qui a vraiment lancé la neuroscience moderne a été un colorant appelé coloration de Golgi. Et elle fonctionne d’une manière très particulière. Au lieu de colorer toutes les cellules à l’intérieur d’un tissu, elle colore seulement environ un pour cent d’entre elles. Elle éclaircit la forêt, révèle les arbres à l’intérieur. Si tout avait été marqué, rien n’aurait été visible. Donc, elle montre en quelque sorte ce qui est là.

Le neuroanatomiste espagnol Santiago Ramón y Cajal, qui est largement considéré comme le père des neurosciences modernes, a appliqué cette coloration de Golgi, qui a donné des résultats qui ressemblent à ceci, et nous a vraiment donné une notion moderne de la cellule nerveuse, le neurone. Et si vous considérez le cerveau comme un ordinateur, ceci est le transistor. Très rapidement Cajal s’est rendu compte que les neurones ne fonctionnent pas seuls, mais qu’ils établissent plutôt des connexions avec d’autres qui forment des circuits, exactement comme dans un ordinateur. Aujourd’hui, un siècle plus tard, quand les chercheurs veulent visualiser les neurones, ils les éclairent de l’intérieur plutôt que de les assombrir. Et il y a plusieurs manières de le faire. Mais l’une des plus courantes implique une protéine fluorescente verte. Cette protéine qui assez curieusement provient d’une méduse bioluminescente, est très utile. Parce que si vous pouvez obtenir le gène de la protéine fluorescente verte et l’apporter à une cellule, cette cellule aura une lueur verte, ou n’importe quelle autre variante de la protéine verte fluorescente, vous obtenez une cellule à la lueur de plusieurs couleurs différentes.

Pour en revenir au cerveau, ceci provient d’une souris génétiquement modifiée, appelé « Brainbow. » Et on l’appelle comme ça, bien sûr, parce que tous ces neurones luisent de différentes couleurs.

Parfois les neuroscientifiques doivent identifier des composants moléculaires individuels des neurones, les molécules, plutôt que la cellule entière. Il y a plusieurs manières de le faire, mais une des plus courantes consiste à utiliser des anticorps. Et bien sûr, vous connaissez bien les anticorps comme les sbires du système immunitaire. Il apparait qu’ils sont si utiles au système immunitaire parce qu’ils peuvent reconnaitre des molécules spécifiques, Comme, par exemple, la protéine de code d’un virus qui envahit le corps. Les chercheurs ont utilisé ce fait pour reconnaître des molécules spécifiques à l’intérieur du cerveau, reconnaître des sous-structures spécifiques de la cellule et les identifier individuellement.

Beaucoup des images que je vous ai montrées ici sont très belles, mais elles sont aussi très puissantes. Elles ont une grande puissance explicative. Ceci, par exemple, est une coloration d’anticorps contre des transporteurs de sérotonine dans une tranche de cerveau de souris.

Vous avez sûrement entendu parler de la sérotonine dans le contexte de maladies telles que la dépression et l’anxiété. Vous avez entendu parler des ISRS qui sont des médicaments utilisés pour traiter ces maladies. Pour comprendre le fonctionnement de la sérotonine, il est essentiel de comprendre où se trouvent les machines à sérotonine. Et les colorations d’anticorps comme celle-ci peuvent être utilisées pour comprendre ce type de question.

J’aimerais vous laisser avec la pensée suivante : La protéine fluorescente verte et les anticorps sont des produits totalement naturels à l’origine. La nature les a fait évoluer afin d’obtenir une méduse à lueur verte pour une raison quelconque, ou pour détecter la protéine de code d’un virus envahisseur, par exemple. C’est seulement beaucoup plus tard que les chercheurs sont entrés en scène et on dit : « Hé, ce sont des outils, ce sont des fonctions que nous pourrions utiliser dans notre propre palette d’outils de recherche. » Et au lieu d’utiliser des esprits humains faibles à la conception de ces outils à partir de rien, il y avait ces solutions toutes prêtes juste là dans la nature développées et affinées progressivement pendant des millions d’années par le meilleur de tous les ingénieurs. Merci. (Applaudissements)