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Une nouvelle cible pour inhiber l’infection du paludisme et de la toxoplasmose

Maryse Lebrun, directrice de recherche à l’Inserm et ses collaborateurs du laboratoire Dynamique des interactions membranaires normales et pathologiques (CNRS/Universités Montpellier 1 et 2), ont caractérisé un complexe de protéines qui permet aux agents responsables du paludisme et de la toxoplasmose d’infecter les cellules hôtes. Un mécanisme très original car le parasite fournit à la fois le récepteur qu’il insère dans la membrane de la cellule hôte et le ligand qu’il expose à sa surface. La structure tridimensionnelle du complexe vient d’être élucidée par les chercheurs. Ces nouvelles données sont publiées dans la revue Science datée du 22 juillet 2011. En vue : la conception de molécules capables d’inhiber la formation du complexe protéique en question et de bloquer l’invasion de Plasmodium falciparum dans les globules rouges.

Les Apicomplexes constituent une vaste famille de parasites responsables de nombreuses maladies chez l’homme et chez les animaux: c’est le cas de Plasmodium, parasite responsable du paludisme et de Toxoplasma gondii agent de la toxoplasmose. Le paludisme entraîne la mort de plus d’un million d’individus chaque année. Plus du tiers de la population mondiale y est exposé et le parasite a développé des mécanismes de résistance à la plupart des médicaments disponibles. La toxoplasmose, quant à elle, est placée au premier rang des infections congénitales.

Ces parasites intracellulaires pénètrent à l’intérieur des cellules des organismes qu’ils infectent. Le laboratoire de recherche montpelliérain étudie les mécanismes liés à l’invasion de la cellule-hôte, étape cruciale au développement de l’infection, dont ils recherchent les spécificités afin de développer de nouvelles cibles thérapeutiques.

Les chercheurs de l’Inserm et du CNRS ont récemment décrypté au niveau cellulaire et moléculaire le mécanisme d’entrée des Apicomplexes dans la cellule. Il repose sur la formation d’un complexe protéique à l’interface de la membrane de la cellule hôte et de celle du parasite, constituant une structure appelée jonction mobile (JM). Ce mécanisme est très original car le parasite fournit à la fois le récepteur (RON2) qu’il insère dans la membrane de la cellule hôte et le ligand (AMA1) qu’il expose à sa surface. Ces protéines sont absentes chez l’hôte et ce mécanisme est donc spécifique aux Apicomplexes. Les chercheurs ont délimité dans RON2 une courte région peptidique capable de lier AMA1 avec une très forte affinité et qui inhibe l’invasion du parasite.

Reconstitution tridimensionnelle du complexe RON à la jonction de Toxoplasma gondii et sa cellule hôte lors de l’invasion du parasite dans la cellule hôte. L’anneau en rouge correspond à la protéine RON2 et délimite la partie intra- et extra-cellulaire du parasite. Images obtenues par les chercheurs de l’UMR5235 CNRS Université Montpellier 2

Reconstitution tridimensionnelle du complexe RON à la jonction de Toxoplasma gondii et sa cellule hôte lors de l’invasion du parasite dans la cellule hôte. L’anneau en rouge correspond à la protéine RON2 et délimite la partie intra- et extra-cellulaire du parasite. Images obtenues par les chercheurs de l’UMR5235 CNRS Université Montpellier 2

En collaboration avec un groupe Canadien (University of Victoria, à Vancouver) les chercheurs ont cristallisé le complexe AMA1-peptide RON2 chez Toxoplasma et cartographié les acides aminés essentiels à l’interaction AMA1-RON2 et la formation de la JM in vivo. Le peptide RON2 s’insère dans un sillon hydrophobe d’AMA1 et permettrait au parasite de vaincre les contraintes mécaniques rencontrées lors de l’invasion de la cellule hôte. « L’analyse de la relation ‘structure/fonction’ et la modélisation du complexe équivalent de Plasmodium falciparum nous ont permis de délimiter sur RON2 une zone plus particulièrement impliquée dans la spécificité de l’interaction parmi les différents Apicomplexes et de comprendre les mécanismes d’inhibition d’invasion des anticorps dirigés contre AMA1″ précise Maryse Lebrun. L’ensemble de ces données offre des bases à la conception de molécules capables d’inhiber la formation du complexe AMA1-RON2 et l’invasion de P. falciparum dans les globules rouges.

De plus, le complexe AMA1-RON2 étant conservé chez des Apicomplexes responsables d’infections vétérinaires à fort impact économique comme les coccidioses aviaires, la piroplasmose, la néosporose, la toxoplasmose ovine, cette stratégie est également généralisable à la lutte contre d’autres infections parasitaires. Les résultats de ce projet sont donc potentiellement à l’origine d’applications directes sur le plan médical et vétérinair.

La physique, les mathématiques et les sciences de l’ingénieur

Dix-sept projets français sélectionnés par un jury international vont être financés à hauteur de 2,6 m€ dans le cadre du plan Cancer 2009-2013.

Bien que le diagnostic et la thérapeutique des cancers aient fortement évolué ces dernières décennies, d’immenses progrès sont encore indispensables afin d’améliorer leur diagnostic précoce et leur traitement. Le développement de nouveaux outils est donc au coeur des orientations stratégiques inscrites dans le Plan Cancer 2009-2013.

C’est dans cette optique qu’a été lancé, dans le cadre du volet Recherche du plan Cancer 2009-2013 l’appel à projets de recherche « Physique, mathématiques, Sciences de l’ingénieur appliquées au Cancer », organisé conjointement par les ITMOs Cancer et Technologies pour la santé d’Aviesan (Alliance nationale pour les sciences de la vie et de la santé), avec la collaboration de l’INCa, et dont la gestion opérationnelle et financière a été confiée à l’Inserm.

L’objectif général de cet appel à projets était d’attirer dans le champ de la recherche sur le cancer, des chercheurs physiciens, mathématiciens et des ingénieurs. Une première en France.

Dix-sept projets viennent d’être sélectionnés par un comité d’évaluation international mis en place par l’Inserm. Il s’agit de projets fondés sur la physique, les sciences de l’ingénieur ou les mathématiques et susceptibles d’améliorer le diagnostic ou la prise en charge thérapeutiques du cancer.

Pour M. Jean BARTHE, vice-président du comité d’évaluation, et Conseiller Scientifique du Laboratoire National Henri Becquerel, CEA, Gif-sur-Yvette, « les 17 projets retenus-sur les 64 proposés- ont été financés pour un budget global plus élevé que prévu initialement montrant l’intérêt porté par Aviesan à la collaboration synergique entre physiciens, mathématiciens, biologistes et radio-biologistes dans la recherche de nouvelles connaissances et de nouveaux concepts de mesure tant matériels que logiciels pour la lutte contre le cancer. » Fort du succès rencontré par cet appel d’offres, cet appel à projets sera renouvelé en 2012 et 2013, selon les objectifs du plan cancer annonce Fabien Calvo, Directeur de l’Institut Cancer d’Aviesan.

Liste des projets sélectionnés

François AMBLARD
Titre du projet : Imagerie thermique impulsionnelle du mélanome
Laboratoire de Physico-Chimie Curie-UMR 168, Paris
Manuel BARDIES
Titre du projet : DosiTest : Intercomparaison des approches de dosimétrie clinique en radiothérapie moléculaire par simulation Monte-Carlo
Centre de Recherche sur le Cancer de Toulouse – UMR 1037, Toulouse
Claude BOCCARA
Titre du projet : Tomographie optique et elastique des tumeurs pour le diagnostic peroperatoire
Institut Langevin-ESPCI ParisTech – Paris
Joseph CICCOLINI
Titre du projet : Modelisation biomathematique des processus metastatiques : étude expérimentale chez l’animal porteur de tumeur
Laboratoire de Pharmacocinétique – UMR MD3, Marseille
Nicolas FORAY
Titre du projet : MICROMEGAS: Liens (Relations?) mathématiques entre les événements radioinduits précoces : MICROdépôts, chroMatinE siGnAliSation
Centre de Recherche en Cancérologie de Lyon – U1052, Lyon
Paul FORCE
Titre du projet : Contrôle qualité du traitement et de la dose délivrée en temps réel pour l’hadrontherapie par la mesure en ligne de l’activité de radioélément émetteur de positron
Laboratoire de Physique Corpusculaire de Clermont – UMR 6533, Aubière
Jean-Yves GIRAUD
Titre du projet : Amélioration de la dosimétrie clinique en curiethérapie de prostate par implantation permanente de grains d’iode 125, grâce à un calcul Monte Carlo prenant en compte l’orientation 3D des sources radioactives
Institut de Neurosciences – Université Joseph Fourier Grenoble 1, Grenoble
Julien HENRIET
Titre du projet : Construction d’un fantôme thoracique dynamique (respirant) 3D personnalisé (« THORAX-4D »)
FEMTO-ST – UMR 6174, Montbéliard
Sébastien JAN
Titre du projet : IMADRON : Simulations numériques pour le contrôle par imagerie des traitements par hadronthérapie et radioimmunothérapie
Service Hospitalier Frédéric Joliot – CEA, Orsay
Jean-Michel LETANG
Titre du projet : ProTom : Tomographie par faisceaux de protons appliquée à la planification de traitement en protonthérapie
CREATIS/ Centre de Recherche en Acquisition et Traitement de l’Image pour la Santé- UMR 5220, Villeurbanne
Lydia MAIGNE
Titre du projet : DOsimétrie par simulations Monte Carlo GATE d’un traitement novateur du MElanome par radiothérapie interne vectorisée. (DOGME)
Laboratoire de Physique Corpusculaire – UMR6533, Aubière
Jean-Baptiste MANNEVILLE
Titre du projet : Microrhéologie intracellulaire des cellules tumorales
Institut Curie – Equipe Compartimentation et dynamique cellulaires – UMR 144, Paris
Laurent MENARD
Titre du projet : Nouveaux systèmes d’imagerie per-opératoire radioisotopique pour l’aide à la chirurgie cancéreuse
Imagerie et Modélisation en Neurobiologie et Cancérologie – UMR 8165, Orsay
Pierre NASSOY
Titre du projet : Nouvelle méthode de formation de sphéroïdes multicellulaires assistée par la microfluidique – Etude biophysique expérimentale et numérique de la régulation biomécanique de la progression tumorale in vitro
Physico-Chimie Curie – Institut Curie – UMR 168, Paris
Olivier PIOT
Titre du projet : Développement en champ proche optique de la spectroscopie Raman (TERS) pour son utilisation en nanoanalyse biologique
Biophotonique, Médicaments, Dynamique Cellulaire et Tissulaire – Université de Reims Champagne Ardenne, Reims
Cédric RAY
Titre du projet : Assurance qualité en hadronthérapie carbone avec l’imagerie par vertex d’interaction de protons
Institut de Physique Nucléaire de Lyon – UMR 5822, Villeurbanne
Benjamin RIBBA
Titre du projet : Optimisation in silico de l’administration sunitinib/irinotecan chez la souris nude porteuse de tumeurs coliques
INRIA EPI NUMED -, Lyon

 

Composition du comité d’évaluation

Président Alex MUELLER, Directeur Adjoint Scientifique, CNRS-IN2P3, Paris
Vice-président Jean BARTHE, Conseiller Scientifique, Laboratoire National Henri Becquerel, CEA, Gif-sur-Yvette
Membres
Habib AMMARI, Directeur de Recherche, Ecole Normale Supérieure, Paris
Klaus BACHER, Assistant professor, Department of Medical Physics and Radiation Protection, Ghent University, Ghent
Roberto CIRIO, Department of Experimental Physics, Faculty of Medicine and Surgery, University of Torino, Turin
Antonio GIULIETTI, Directeur de Recherche, Responsable UOS « Adriano Gozzini », Istituto Nazionale di Ottica, Pise
Christian MOREL, Professeur des Universités, Centre de Physique des Particules de Marseille – CNRS-IN2P3, Marseille
Francis R. VERDUN, Professeur associé, Directeur suppléant à l’Institut de radiophysique du CHUV, Lausanne
Jean-Philippe VUILLEZ, PU-PH de Biophysique et Médecine Nucléaire, Clinique de Médecine Nucléaire – CHU, Président de la SFMN, Grenoble
Stephan WALRAND, Médecine Nucléaire, Cliniques Universitaires Saint-Luc, Bruxelles

Le programme de circoncision masculine à Orange Farm en Afrique du Sud

Le programme de circoncision masculine à Orange Farm en Afrique du Sud (étude ANRS 12126) ralentit fortement l’infection des hommes par le VIH. 

Trois ans après le début d’une intervention reposant sur la circoncision des hommes adultes dans le bidonville d’Orange Farm (Afrique du Sud), une réduction importante de la prévalence et de l’incidence du VIH chez les hommes circoncis a été observée. Ce résultat démontre pour la première fois que la circoncision masculine appliquée à grande échelle est efficace pour lutter contre le VIH au niveau d’une communauté. Cette recherche, coordonnée par Bertran Auvert (Inserm U1018/Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines) et menée par Dirk Taljaard (Progressus, Afrique du Sud) et David Lewis (Institut National des Maladies Contagieuses, Afrique du Sud), est financée par l’ANRS. Ces résultats sont présentés en tant que présentation orale « late breaker » à la conférence IAS-2011, à Rome, le 20 juillet.

L’effet protecteur de la circoncision de l’homme adulte sur l’acquisition du VIH a été démontré dans trois essais randomisés princeps menés en Afrique du Sud (étude ANRS 1265, publiée en 2005), au Kenya (2007) et en Ouganda (2007). Ces études ont établi que le risque d’être infecté par le VIH des hommes circoncis était réduit de 60%. Ces résultats ont conduit l’OMS et l’ONUSIDA à recommander en 2007 la circoncision de l’adulte comme stratégie de prévention additionnelle contre le VIH dans les communautés ayant une forte prévalence du VIH et une faible prévalence de la circoncision.

Plusieurs programmes proposant la circoncision médicalisée des hommes adultes à large échelle sont actuellement en cours dans des pays d’Afrique subsaharienne tels que le Swaziland, le Kenya, le Zimbabwe et l’Afrique du Sud. Cependant, la capacité de ces programmes à réduire le nombre de nouveaux cas de VIH (l’incidence) et la proportion des personnes infectées (la prévalence) n’avait pas encore été démontrée. C’est ce que vient de faire l’étude ANRS 12126. En effet, cette étude menée en Afrique du Sud démontre l’efficacité de la circoncision de l’adulte comme intervention contre le VIH chez les hommes à l’échelle communautaire.

L’étude porte sur la population de 110 000 adultes du bidonville d’Orange Farm et a été conduite entre 2007 et 2010. Le projet consistait à proposer une circoncision gratuite et médicalisée à tous les hommes volontaires âgés d’au moins 15 ans. Plus de 20 000 circoncisions ont été effectuées. Le projet s’est appuyé sur une mobilisation des habitants ainsi que sur un large programme d’information sur la prévention, incluant le dépistage, la distribution de préservatifs, et la promotion de la santé sexuelle et reproductive.
Entre 2007 et 2010, la proportion d’hommes circoncis est passée de 16% à 50% parmi les 15-49 ans, avec un pic à 59% chez les 15-24 ans. Les comportements sexuels, notamment l’usage des préservatifs ne se révèlent pas différents chez les hommes circoncis et non circoncis. Chez les hommes circoncis, la prévalence du VIH est 55% plus basse et l’incidence du VIH est 76% plus faible. Sur le plan statistique, cette réduction d’incidence n’est pas différente de celle observée dans les trois essais princeps.
Enfin, les chercheurs montrent que si aucun homme n’avait été circoncis dans cette communauté pendant cette période, la prévalence du VIH aurait été de 25% plus élevée qu’elle ne l’est maintenant et l’incidence du VIH aurait été de 58% plus élevée.

Le professeur Bertran Auvert, principal investigateur déclare : « Cette étude démontre que la circoncision permet de réduire l’épidémie de l’infection à VIH dans les communautés fortement infectées ; c’est un espoir dans notre lutte contre cette infection. Réduire le nombre de nouvelles infections va réduire les décès dus au SIDA mais aussi les besoins en traitements antirétroviraux. Cette étude montre enfin que la généralisation de la circoncision devrait être une priorité de santé publique en Afrique australe et de l’Est et qu’un engagement politique fort est nécessaire ».

Le docteur Dirk Taljaard, l’un des deux investigateurs sud africains déclare: « Nous sommes en train de changer les normes sociales relatives à la circoncision. Ceci rend son utilisation pérenne. Nous devrions bientôt détecter une réduction de l’infection des femmes »;

Le professeur David Lewis, l’autre investigateur sud-Africain déclare : « Cette étude montre un résultat extraordinaire pour une intervention qui coûte 40 euros, prend 20 minutes et ne doit être faite qu’une seule fois dans la vie ».

Enfin, le professeur Jean-Francois Delfraissy, Directeur de l’ANRS, déclare : « Cette étude marque une étape importante qui confirme les données des essais randomisés princeps, mais cette fois-ci à l’échelle d’une communauté, dans la « vraie vie » : la circoncision masculine est capable de protéger partiellement mais fortement les hommes du VIH. Il nous faudra ensuite analyser l’ensemble des données qui nous permettront de mesurer l’impact de la circoncision masculine sur l’ensemble de la population d’Orange Farm, hommes ET femmes ».

La généralisation de la circoncision se poursuit à Orange Farm. Les résultats obtenus aujourd’hui sont encourageants pour la poursuite des programmes de généralisation de la circoncision masculine médicalisée menés en Afrique Australe et de l’Est, sous réserve que cette pratique soit acceptée des populations comme cela a été le cas à Orange Farm.

Des lymphocytes impliqués dans la prévention des maladies inflammatoires chroniques de l’intestin

Joost van Meerwijk, professeur à l’université Toulouse III – Paul Sabatier, chef d’équipe au Centre de physiopathologie de Toulouse Purpan (UMR 1043 Inserm / UPS / CNRS) en collaboration avec Pr. Hamish S. Scott (Adelaide, Australie) vient de mettre en évidence que la sélection précoce, dans le thymus, de certains lymphocytes T régulateurs spécifiques (lymphocytes T CD8+) joue un rôle fondamental dans la capacité de ces lymphocytes à prévenir des maladies inflammatoires chroniques de l’intestin (MICI). Ces travaux, soutenus par l’Association François Aupetit et l’Association pour la Recherche sur le Cancer, viennent d’être publiés dans le PNAS du 11 juillet (Early Edition).

L’appareil digestif pose un problème particulier pour le système immunitaire : comment tolérer les constituants inoffensifs du tube digestif (la flore et les nutriments) tout en protégeant l’organisme contre des infections par des micro-organismes pathogènes ? En absence d’une telle tolérance, une inflammation chronique de l’intestin, trouvée chez les patients atteints de MICI, se développe.

En 2006, l’équipe avait montré le rôle important d’une population de lymphocytes régulateurs relativement peu étudiée (lymphocytes T CD8+) dans la prévention de l’inflammation intestinale (Gastroenterology 131, 1775-1785).

La publication parue cette semaine met en évidence le rôle majeur du facteur de transcription « AIRE » dans la prévention, par les lymphocytes T régulateurs CD8+, de l’inflammation intestinale dans un modèle expérimental. Ce facteur active l’expression des antigènes des tissus (intestin, pancréas, foie, etc.) dans le thymus, lieu de développement et de différenciation des lympocytes T. Dans le thymus, les lymphocytes « apprennent » à reconnaître et différencier différents antigènes : les antigènes synonymes de dangers pour l’organisme (agents infectieux, virus, etc) et les antigènes spécifiques de nos tissus, qui ne doivent pas être considérés, eux, comme des éléments à « combattre ».

Pour parvenir à montrer l’implication du facteur AIRE, les chercheurs ont d’abord isolé des lymphocytes T régulateurs chez des souris n’exprimant pas le gène AIRE (souris « knock out »). Ils ont testé leur fonction in vitro et ont observé que ces cellules agissaient de la même façon que les lymphocytes de souris normales ; elles « régulaient » des réponses immunitaires. En absence du facteur AIRE, les lymphocytes T régulateurs d’intérêt conservent donc leur fonction immunosuppressive. En revanche, in vivo ces cellules étaient incapables de prévenir l’inflammation intestinale. En absence d’AIRE, les lymphocytes T régulateurs censés reconnaitre spécifiquement les antigènes intestinaux et réguler par conséquent l’inflammation dans le tube digestif, ne se développent donc pas dans le thymus.

Aperçu

© J. van Meerwijk

Les lymphocytes T régulateurs CD8+ issus de souris déficientes en AIRE ne protègent pas contre la colite. A) Colon normal ; B) Colite induite par injection de lymphocytes T colitogènes ; C) Prévention de la colite
expérimentale par injection des lymphocytes T régulateurs issus de souris normales. La muqueuse du colon a repris son aspect normal ; D) L’injection des lymphocytes T régulateurs issus de souris déficientes en AIRE ne protège pas contre la colite.
Coloration par Eosine/Hématoxyline. Grandissement originale x100.

AIRE joue donc un rôle fondamental dans la sélection des lymphocytes T régulateurs pendant leur développement dans le thymus, protégeant ainsi l’organisme contre des pathologies causées par le système immunitaire. L’équipe a donc établi un lien entre la sélection de ces lymphocytes dans le thymus et leur fonction dans l’intestin. Une piste thérapeutique serait de trouver, sur la base de cette information importante, des moyens d’activer les cellules régulatrices CD8+ et de réduire ainsi l’inflammation dans l’intestin. L’identification du rôle d’AIRE dans la prévention de l’inflammation chronique de l’intestin pourrait donc concourir au développement de nouvelles approches cliniques pour traiter les MICI.

Il apprend en temps réel : un robot humanoïde français obtient la 4e place dans le défi « Open Challenge » de la compétition internationale « RoboCup@Home » à Istanbul

Grâce aux performances de son robot humanoïde, Nao (1), une équipe française de chercheurs a obtenu la 4e place dans le défi « Open Challenge » de RoboCup @ Home. Ce challenge est l’un des nombreux défis de la compétition internationale de robotique « Robocup » qui avait lieu du 5 au 11 juillet 2011 à Istanbul. Le secret de ce succès est le système cognitif du robot développé par l’équipe Inserm dirigée par Peter Ford Dominey, chercheur au CNRS dans l’Unité Inserm 846 « Institut Cellule souche et cerveau »).

L’objectif de la compétition de robotique « Robocup » est de créer une équipe de football robotisée capable de battre une équipe de football humaine d’ici 2050. En plus de la RoboCupSoccer, d’autres compétitions étaient organisées cette année à Istanbul : la RoboCupRescue, la RoboCupJunior et la RoboCup@Home (2). Cette dernière est consacrée aux robots domestiques capables d’effectuer des tâches ménagères. Une aubaine pour l’équipe de recherche de l’Inserm qui a pu participer à la compétition et tester ses derniers développements dans le cerveau de leur robot humanoïde.

© P. Dominey, Inserm/CNRS

Nettoyer une chambre à coucher, faire la vaisselle, le ménage…Tout ceci sera peut-être bientôt à portée de main des robots …Il suffira juste de leur apprendre. Le système cognitif développé par l’équipe Inserm de Peter Ford Dominey, chercheur au CNRS, permet ainsi à leur robot de comprendre un être humain par une simple discussion et d’apprendre de nouvelles tâches. Grâce à son échange avec l’homme, le robot apprend comment effectuer différentes actions utilisant la vision, la langue et la démonstration physique.

Au lieu d’employer des plans préétablis pré-instruits, le robot peut apprendre en temps réel par interaction directe avec un humain. Ce système cognitif a été développé au laboratoire « Robot Cognition Laboratory », dirigé par Peter Ford Dominey, directeur de recherche au CNRS.

© P. Dominey, Inserm/CNRS

« Il suffit d’expliquer à voix haute la tâche à exécuter » précise Peter Ford Dominey. Par exemple : je prends ce jouet, et tu ouvres la boite pour que je le range à l’intérieur. Le robot intègre alors la consigne, la répète et si cela est nécessaire demande à son interlocuteur de préciser (dans ce cas-là « Faut-il refermer la boite après avoir mis le jouet à l’intérieur ? »). Une fois cette première étape intégrée, le robot demande alors à son interlocuteur de lui apprendre à ouvrir et fermer la boite. Le professeur peut lui enseigner en exécutant lui-même la tâche ou en la faisant faire au robot ». Après ces deux étapes d’apprentissage, le robot devient parfaitement autonome et capable d’exécuter cette nouvelle tâche.

Percer les processus du cerveau humain

Le but de cette recherche est de comprendre les processus de cerveau humain et de les transférer progressivement dans les systèmes cognitifs pour des robots humanoïdes. Une des meilleures manières de tester les robots est de les mettre en compétition avec ceux développés par les meilleures équipes internationales.

« Nous pouvons encore améliorer notre connaissance du cerveau. Notre prochaine étape sera de permettre au robot de comprendre des phrases multiples dans un discours ou un dialogue, de représenter la signification des événements et leurs liens dans l’espace et le temps ». Les résultats de ces recherches pourraient également avoir un impact social et médical en proposant par exemple une aide à l’autonomie pour les personnes âgées ou handicapées, conclut Peter Ford Dominey. Le RCL est financé par les projets d’Union européenne CHRIS, Organic et EFAA, et des projets ANR Amorces et Comprendre. Ces projets unissent des laboratoires de recherche de France, d’Italie, du Royaume-Uni, d’Allemagne, de Belgique, et d’Autriche.

Mise au point d’une technique d’imagerie de nouvelle génération

Une découverte présentée par Mickael Tanter, directeur de recherche à l’Inserm et ses collaborateurs (équipe « Physique des ondes pour la médecine » de l’Institut Langevin, CNRS/ESPCI) publient dans la revue Nature Methods, un article présentant une nouvelle technique d’imagerie très prometteuse : le fUltrasound (Ultrasons fonctionnels du cerveau). Cette technique d’imagerie basée sur l’étude des flux sanguins est ultrasensible. Elle permet de voir les changements très subtils de l’activité cérébrale. La résolution et la sensibilité de cette nouvelle technique offrent par exemple la possibilité de suivre le développement d’une crise d’épilepsie sur l’ensemble du cerveau d’un petit animal, chose impossible à l’heure actuelle en IRM fonctionnelle.

L’imagerie fMRI (IRM fonctionnelle) est une technique qui a révolutionné depuis plus de dix ans les neurosciences. Cette technique permet de voir l’activité cérébrale d’un patient en réponse à un stimulus (que ce soit visuel, auditif,…) en localisant l’afflux sanguin qui se produit dans la zone activée. L’IRM fonctionnelle est aujourd’hui incontournable en neurosciences et sciences cognitives au même titre que la Tomographie par émission de positons (TEP). Ces deux techniques ont toutefois un point faible : bien qu’elles pénètrent profondément dans les tissus, leur résolution et leur sensibilité sont limitées. En particulier, les images d’évènements transitoires et/ou touchant l’ensemble du cerveau (crises d’épilepsie par exemple) sont difficiles à obtenir.

Bien que l’échographie Doppler basée sur l’utilisation des ultrasons, soit couramment utilisée pour voir les flux sanguins en temps réel dans de nombreux organes, elle ne permettait pas jusqu’à maintenant d’observer les tout petits vaisseaux du cerveau et donc de visualiser l’activité cérébrale.

Pour dépasser les limites de l’échographie Doppler conventionnelle, les chercheurs de l’Inserm et du CNRS ont développé une méthode inédite et efficace sur les deux fronts : le fUltrasound (Ultrasons fonctionnels du cerveau) à la fois sensible (capable de filmer la vascularisation fine du cerveau) et conservant une excellente résolution dans le temps et dans l’espace. Pour augmenter considérablement la sensibilité de l’échographie conventionnelle, les chercheurs ont développé une imagerie ultrarapide, capable de mesurer les mouvements du sang sur l’ensemble du cerveau plusieurs milliers de fois par seconde (contre quelques dizaines de fois jusqu’alors). Cette augmentation du nombre de mesures permet de détecter le flux dans de très petits vaisseaux, dont les variations subtiles sont liées à l’activité cérébrale.

Pour tester l’efficacité de cette nouvelle technique, les chercheurs de son équipe, Gabriel Montaldo et Emilie Macé, ont collaboré avec deux chercheurs du centre de recherche de l’Institut du Cerveau et de la Moëlle épinière pour filmer en temps réel :

  • La réponse du cortex cérébral lorsqu’on stimule les moustaches d’un rongeur :

  

Lorsque les chercheurs stimulent les moustaches (vibrisses) d’un rongeur, un afflux sanguin apparait très nettement au niveau du cortex somatosensoriel de l’animal, signe d’une activité dans cette zone.

  • Le développement d’une crise d’épilepsie sur l’ensemble du cerveau d’un rat :

  

Au moment le plus fort de la crise, le volume sanguin augmente fortement dans les deux hémisphères du cerveau et des vagues se propagent lentement dans les différentes zones du cerveau.

Pour Mickaël Tanter et Mathias Fink, directeur de l’institut Langevin, le potentiel d’applications de cette nouvelle technique, qui possède l’avantage d’être portable et peu chère, est majeur. D’un point de vue clinique, elle pourrait être utilisée chez le nouveau-né pour qui l’IRMf est très difficile à réaliservoire chez le foetus pendant la grossesse et ainsi permettre de mieux comprendre le développement du cerveau. Chez l’adulte elle pourrait être utilisée pour localiser des foyers épileptogènes en imagerie per-opératoire. Côté recherche, les ultrasons fonctionnels devraient permettre aux biologistes de répondre à de nombreuses questions fondamentales en neurosciences en raison de la résolution spatiotemporelle et de la sensibilité non égalées de cette nouvelle approche d’imagerie.

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