Carl Schoonover : Comment voir à l'intérieur du cerveau

Voici un dessin du cerveau vieux de 1000 ans. C'est un diagramme du système visuel. Et certaines choses semblent très familières aujourd'hui. Deux yeux en bas, le nerf optique qui provient de l'arrière. Il y a un très gros nez qui ne semble pas être relié à quoi que ce soit en particulier.

Et si nous le comparons à des observations plus récentes du système visuel, vous verrez que les choses sont devenues considérablement plus complexes au cours du millénaire qui s'est écoulé. Et c'est parce qu'aujourd'hui nous pouvons voir ce qui est à l'intérieur du cerveau, plutôt que de nous contenter de regarder sa forme globale.

Imaginez que vous vouliez comprendre le fonctionnement d'un ordinateur et que tout ce que vous puissiez voir, ce soit un clavier, une souris, un écran. Vous n'auriez vraiment pas de chance. Vous souhaitez pouvoir l'ouvrir, regarder le circuit électrique 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 du système cérébral.

Car si vous sortez un cerveau du crâne et que vous en coupez une fine tranche, puis que vous la placez sous un microscope même très puissant, il n'y a rien. C'est gris, informe. Il n'y a pas de structure. Ça ne vous dira rien.

Tout a changé à la fin du XIXe siècle. De nouvelles colorations chimiques pour le tissu cérébral ont soudain été développées et nous ont donné nos premiers aperçus du système cérébral. On avait entrouvert l'ordinateur.

Ce qui a véritablement lancé la neuroscience moderne, c'est une coloration appelée coloration de Golgi. Et elle fonctionne de façon très particulière. Au lieu de colorer toutes les cellules à l'intérieur d'un tissu, elle en colore seulement environ un pour cent. Elle efface la forêt, révèle les arbres à l'intérieur. Si tout avait été marqué, rien n'aurait été visible. En un sens, elle montre 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, obtenant les données suivantes, et nous a vraiment donné la notion moderne de la cellule nerveuse, le neurone. Et si vous pensez au cerveau comme à un ordinateur, c'est le transistor. Et Cajal s'est très vite rendu compte que les neurones ne fonctionnent pas seul, mais établissent plutôt des connexions avec d'autres qui forment des circuits comme dans un ordinateur. Aujourd'hui, un siècle plus tard, lorsque les chercheurs veulent visualiser des neurones, ils les éclairent de l'intérieur plutôt que de les noircir. Et il y a plusieurs façons de le faire. Mais l'une des plus courantes implique une protéine fluorescente verte. La protéine fluorescente verte, qui assez bizarrement vient 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 avec n'importe laquelle des nombreuses variantes de la protéine fluorescente verte, vous obtenez une cellule qui prendra plusieurs couleurs différentes.

Et donc pour en revenir au cerveau, cela provient d'une souris génétiquement modifiée, appelée « Brainbow. » Et on l'appelle ainsi, bien évidemment, parce que tous ces neurones s'illuminent de couleurs différentes.

De nos jours, les neuroscientifiques ont parfois besoin d'identifier les composants moléculaires individuels des neurones, les molécules, plutôt que la cellule entière. Et il existe plusieurs façons de le faire, mais l'une des plus courantes consiste à utiliser des anticorps. Et bien sûr, vous connaissez bien les anticorps comme étant les hommes de main du système immunitaire. Mais il s'avère que s''ils sont tellement utiles pour le système immunitaire c'est parce qu'ils savent reconnaître les molécules spécifiques, comme, par exemple, le code de la protéine d'un virus qui envahit le corps. Les chercheurs s'en sont alors servi pour reconnaître les molécules spécifiques à l'intérieur du cerveau, reconnaître les sous-structures spécifiques de la cellule et les identifier individuellement.

Et de nombreuses images que je vous ai montrées ici sont très belles, mais elles sont également très puissantes. Elles ont une grande puissance explicative. Ceci, par exemple, est une coloration d'anticorps contre les transporteurs de la sérotonine dans une coupe de cerveau de souris.

Et vous avez certainement entendu parler de la sérotonine, dans le cadre de maladies comme la dépression et l'anxiété. Vous avez entendu parler des ISRS, qui sont des médicaments utilisés pour traiter ces maladies. Et afin de comprendre le fonctionnement de la sérotonine, il est essentiel de comprendre d'où part la production de sérotonine. Et les colorations d'anticorps comme celle-ci peuvent être utilisées pour comprendre ce genre de question.

Je voudrais vous laisser sur l'idée qui suit : La protéine fluorescente verte et les anticorps sont deux produits totalement naturels à l'origine. C'est la nature qui les a fait évoluer afin d'obtenir une méduse à lueur verte pour une raison quelconque, ou pour détecter le code protéine d'un virus envahisseur, par exemple. Et ce n'est que bien plus tard que les chercheurs sont entrés en scène et ont 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'avoir recours aux pauvres esprits humains pour concevoir ces outils à partir de rien, il existait ces solutions toutes prêtes, là dans la nature, développées et perfectionnées régulièrement pendant des millions d'années par le plus grand de tous les ingénieurs. Merci. (Applaudissements)