Semaine du cerveau : la recherche sur le cerveau à Imagine

Laboratoire Image@Imagine, dirigé par Pr. Nathalie Boddaert

Le laboratoire « Image@Imagine », dirigé par Pr. Nathalie Boddaert est à la fois une équipe de recherche en Imagerie Cérébrale et une plateforme en Imagerie pédiatrique.

Au cours des dernières décennies, les progrès rapides dans le développement des données d’imagerie IRM ont fourni une quantité importante et complexe de données. Le laboratoire Image@Imagine associé à l’Institut Imagine et dirigé par Pr Nathalie Boddaert, utilise différentes méthodes pour explorer au mieux toutes ces informations fournies par les nouvelles séquences IRM actuelles. De nombreuses recherches cliniques utilisant l’IRM comme outil d’évaluation thérapeutique est menée dans les tumeurs cérébrales pédiatriques notamment. Le laboratoire utilise aussi l’Imagerie anatomique et fonctionnelle dans l’épilepsie et les troubles du développement de l’enfant pour mieux comprendre la physiopathologie et avoir un marqueur en imagerie notamment dans l’autisme.

Ce laboratoire s’intéresse également à la stimulation magnétique transcrânienne (TMS), une technique de stimulation neuronale utilisant des électrodes posées sur le cuir chevelu, qui permet d'interférer de façon transitoire avec l'activité neuronale dans une région cible. Les chercheurs ont ainsi pu montrer que, suite à l'inhibition de l'activité neuronale du sillon temporal supérieur (STS) droit par stimulation magnétique transcrânienne, les volontaires en bonne santé en train d’observer une scène d’interaction sociale avaient tendance à moins diriger leur regard vers les yeux des personnages. Les informations socialement pertinentes sont traitées au sein de cette structure cérébrale surnommée « cerveau social ». Des anomalies au sein de cette structure ont d’ailleurs été décrites de manière cohérente dans les troubles du spectre autistique (TSA). Par conséquent, en collaboration avec la plateforme TMS de l'Institut du Cerveau, les chercheurs étudient actuellement l'utilisation de cette technique pour moduler l'activité neuronale du STS chez des patients atteints de TSA, dans le but d'interférer avec le traitement du regard et d'améliorer le comportement social, ce qui pourrait soutenir l'utilisation de la TMS comme nouvelle intervention thérapeutique dans les TSA.

Au cours des dix dernières années, le laboratoire a également mené des recherches sur les processus de perception sociale en utilisant l'eye-tracking, une méthode qui permet de suivre en temps réel le regard personne dans différents contextes sociaux. Le laboratoire a ainsi mis en place une plateforme de recherche dédiée à la perception sociale des enfants et des adultes ayant un développement typique à atypique. La première étape de cette recherche a consisté à générer des stimuli très sensibles : des extraits de films mettant en scène une interaction entre plusieurs personnes. En utilisant ce protocole de suivi oculaire, les chercheurs ont évalué la perception sociale sur un large échantillon d'enfants et d'adultes, avec un développement typique et des pathologies développementales différentes, créant ainsi une large base de données très utile pour mieux comprendre les troubles sociaux.

Le laboratoire « Neurogénétique et neuro-inflammation », dirigé par Yanick Crow

Ce laboratoire a débuté son activité à l’Institut Imagine avec une expertise sur une maladie neurologique inflammatoire rare, appelée syndrome d’Aicardi-Goutières (AGS). L’étude clinique et génétique de cette pathologie sévère a permis de décrire les mécanismes intracellulaires à l’origine de l’auto-inflammation induite par les acides nucléiques et de montrer le potentiel pathogène en santé humaine de la voie des interférons de type I.

En effet, ces molécules inflammatoires sont aussi impliquées dans certaines maladies auto-immunes, en particulier le lupus érythémateux systémique et la dermatomyosite. L’ensemble des découvertes du laboratoire a permis de définir un nouveau groupe de déficits immunitaires primitifs : les interféronopathies de type I. Il s’agit de pathologies monogéniques associées à une activation de la voie de signalisation des interférons de type I suite à la détection anormale, la stimulation inappropriée ou le défaut de régulation de la voie des interférons. Résistantes aux traitements conventionnels, la sévérité et la morbidité des interféronopathies implique un besoin urgent de nouvelles approches thérapeutiques.

A cet égard, les avancées scientifiques du laboratoire suggèrent qu’il est possible de bloquer l’inflammation induite par les acides nucléiques chez les patients. Au-delà de leur intérêt pour des applications cliniques, ces avancées sont très importantes pour notre compréhension des mécanismes de distinction entre le soi et le non soi et à l’immunité antivirale. 

Le laboratoire « Recherche translationnelle sur les maladies neurologiques », dirigé par Edor Kabashi

Le laboratoire travaille sur des maladies neurologiques allant de la sclérose latérale amyotrophique (SLA) – ou maladie de Charcot – aux épilepsies rares. La SLA est une maladie neurodégénérative grave menant à une paralysie progressive des muscles. Quant aux épilepsies rares, elles s’accompagnent non seulement de crises, mais aussi de déficiences intellectuelles et cognitives, de troubles du comportement et, dans certains cas, de troubles moteurs et d'un risque élevé de mort subite et inattendue. Même si ces deux maladies ne partagent pas le même suivi clinique et sont causés par des mutations génétiques différentes, elles ont en commun un défaut de l'excitabilité des neurones dans une structure cérébrale appelée cortex moteur. Grâce à une approche reposant sur des technologies moléculaires et physiologiques de pointe, l’équipe du laboratoire cherche à définir les mécanismes pathogènes communs qui conduisent à une altération de l’excitabilité dans des sous-ensembles spécifiques de neurones liés à ces troubles. Elle a également mis au point des modèles simples de ces troubles, en l’occurrence des larves de poisson zèbre, afin d’étudier la fonction du gène, aller de la physiologie et de l’identité des neurones jusqu’à trouver des cibles thérapeutiques exploitables. Les chercheurs ont ainsi de nombreux liens avec les équipes cliniques de l’Hôpital Necker Enfants Malades pour mieux accélérer la recherche translationnelle.  

«Génétique des troubles du neurodéveloppement», dirigé par Vincent Cantagrel

Avec une prévalence pouvant atteindre 3% de la population, les troubles neurodéveloppementaux représentent 10% du coût total des soins de santé dans la plupart des pays occidentaux. Comprendre les fondements biologiques de ces maladies est donc un enjeu médical et socio-économique majeur. Dans ce contexte, le laboratoire s’intéresse à la génétique et à la biologie moléculaire impliquées dans le développement du cerveau humain et en particulier le cervelet. Le but étant de mieux comprendre les maladies qui y sont liés : déficience intellectuelle, ataxies congénitales, troubles du spectre autistique, troubles du langage, etc., afin d’améliorer à la fois le diagnostic et la prise en charge des patients. Au cours de la dernière décennie et en utilisant des technologies génétiques et génomiques de pointe, le laboratoire dirigé par Vincent Cantagrel a caractérisé de nombreuses anomalies chromosomiques et mutations pathogènes responsables de plusieurs de ces troubles neurodéveloppementaux. Afin d’évaluer l'impact fonctionnel des variants identifiées, son équipe utilise plusieurs approches complémentaires fondées sur des modèles tels que les cellules neurales issues de cellules souches humaines induites (cellules iPS) ou encore le poisson zèbre. Le laboratoire est en lien étroit avec l’unité fonctionnelle de neurodéveloppement de l’Hôpital Necker-Enfants-Malades APHP et deux centres de références maladies rares : le centre de référence Malformation et maladies congénitales et le centre de référence des déficiences intellectuelles de causes rares. Ce socle pluridisciplinaire permet au laboratoire de développer des projets de recherche très translationnels.

Le laboratoire «Génétique et développement du cortex cérébral», dirigé par Alessandra Pierani.

Nos fonctions cognitives reposent sur des circuits neuronaux qui se forment dans les stades précoces du développement embryonnaire. Le « laboratoire de génétique et développement du cortex cérébral » s’intéresse en particulier au rôle des neurones dits « transitoires signalisateurs », qui migrent dans le cerveau et coordonnent la construction des circuits neuronaux, avant de disparaitre à la fin du développement. Les chercheurs de l’équipe ont montré que des perturbations dans cette dynamique, liées à des anomalies génétiques, peuvent avoir de profondes répercussions sur l’établissement des circuits neuronaux, entraînant des maladies neurologiques et psychiatriques. Dans ce contexte, les axes de recherches du laboratoire sont d’étudier sur le plan moléculaire le rôle des neurones transitoires signalisateurs comme organisateurs au cours du développement du néocortex, de déterminer comment l’acquisition de ces neurones chez les mammifères a contribué à l’évolution du nécortex ; et enfin de mieux comprendre comment des modifications de leur vitesse de migration, leur nombre et leur survie affectent les circuits neuronaux conduisant à des états pathologiques.