Une nouvelle carte cérébrale relie souris et primates pour combler le fossé entre la recherche sur les rongeurs et l'homme

Comment ils ont construit la carte cérébrale

Se concentrer sur les régions de 'niveau feuille'

L'idée clé derrière cette carte est que la façon la plus fiable de comparer les cerveaux entre espèces est de partir du niveau de détail anatomique le plus fin possible. L'équipe a axé sa comparaison sur les subdivisions les plus petites et les plus granulaires du cerveau – ce que les neuroscientifiques appellent les régions de niveau feuille .

Bien que les structures cérébrales plus larges aient souvent des noms et des limites incohérents d'un atlas à l'autre, la plupart des atlas existants s'accordent remarquablement bien sur ces plus petits fragments identifiables. Le professeur Mitra a expliqué l'approche avec une analogie simple : « Pensez aux états et aux villes. New York peut s'appeler New York dans un atlas et Nouvelle-Amsterdam dans un autre, mais tout le monde, au niveau local, sait exactement de quoi vous parlez » . En faisant d'abord correspondre ces éléments fondamentaux, l'équipe a pu ensuite établir de manière fiable des correspondances entre des régions cérébrales plus larges chez les deux espèces.

Synthèse systématique de la littérature

L'équipe a analysé des données provenant de plus de 100 études publiées, chacune utilisant des techniques telles que les injections de traceurs neuronaux et la cartographie histologique pour définir les régions cérébrales chez la souris et le ouistiti . Cette revue systématique leur a permis de concilier les incohérences entre de multiples atlas cérébraux largement utilisés pour les deux espèces.

Cadre de correspondance quantitative

À l'aide de pipelines computationnels et statistiques implémentés dans MATLAB, les chercheurs ont comparé les profils spatiaux, structurels et de connectivité des régions de niveau feuille entre la souris et le ouistiti . Ils ont établi cinq types de correspondance entre les structures cérébrales et ont découvert que 43 % des structures cérébrales de niveau feuille de la souris ont des correspondances biunivoques avec les structures du ouistiti . Les structures restantes sont soit spécifiques à une espèce, soit présentent des relations plus complexes.

Comment cette carte résout le problème de la translation

Le fossé évolutif

Le défi central est que le cerveau des rongeurs a divergé de la lignée des primates il y a environ 90 millions d'années . De nombreux médicaments et résultats sur les circuits neuronaux prometteurs chez les rongeurs échouent dans les essais cliniques humains parce que, fondamentalement, les cerveaux sont câblés différemment.

Les ouistitis, en tant que primates du Nouveau Monde, partagent une architecture cérébrale beaucoup plus similaire à celle des humains. En cartographiant les régions cérébrales de la souris qui ont des homologues directs chez le ouistiti, ce nouvel atlas indique aux chercheurs quels aspects des neurosciences basées sur les rongeurs sont susceptibles d'être valables chez les primates.

Un pont translationnel pratique

Voici comment les chercheurs peuvent utiliser la carte dans la pratique :

• Si une découverte chez le rongeur implique une région cérébrale qui correspond clairement à une structure du ouistiti (et par extension, humaine), c'est un candidat plus solide pour une translation réussie .
• Si une découverte implique une région spécifique au rongeur sans équivalent chez le primate, elle ne se généralisera probablement pas aux humains .

Impact sur le développement de médicaments

La carte permet aux chercheurs de vérifier si une cible médicamenteuse ou une manipulation de circuit neuronal qui fonctionne sur un modèle murin a un équivalent analogue dans le cerveau d'un primate non humain avant de passer à des essais humains coûteux. Cela pourrait aider à prioriser les candidats médicaments les plus prometteurs et à réduire le taux élevé d'échec des traitements expérimentaux qui réussissent chez les rongeurs mais échouent chez les humains .

Contexte plus large

Cette carte cérébrale inter-espèces s'appuie sur des décennies de travaux de cartographie cérébrale au CSHL, notamment le Mouse Brain Architecture Project et les contributions à l'atlas de connectivité du ouistiti Brain/MINDS au Japon . Elle fournit un cadre unifié pour comparer la structure du cerveau à travers la lignée des mammifères.

Pour les chercheurs développant de nouveaux traitements pour des affections neurologiques et psychiatriques, cette carte offre un test de réalité nécessaire – et un moyen de concentrer les ressources sur les découvertes les plus susceptibles de faire le saut de la souris à l'homme.

Point clé à retenir

43 % des régions cérébrales de niveau feuille de la souris ont des équivalents directs biunivoques dans le cerveau du ouistiti, selon l'analyse de l'équipe du CSHL . Les régions restantes pourraient être des adaptations spécifiques à l'espèce. Cette carte inter-espèces donne aux neuroscientifiques un outil systématique pour décider quelles découvertes chez les rongeurs méritent d'être poursuivies chez les primates – et lesquelles sont probablement des impasses évolutives pour la médecine humaine.