Des scanners du cerveau devenues 64 millions de fois plus précis
Cinquante ans après que le chimiste américain Paul Lauterbur ait décrit en détail la première imagerie par résonance magnétique (IRM), des scientifiques ont marqué cet anniversaire médical historique avec les scans les plus précis jamais réalisés du cerveau d’une souris.
Après près de 40 ans de travail, des chercheurs américains du Centre de microscopie in vivo (Center for In Vivo Microscopy) de l’université Duke , ainsi que des scientifiques de plusieurs universités américaines, ont produit des images IRM 64 millions de fois plus nettes que ce qu’offre la technologie actuelle.
Cette IRM a pu capturer des images si détaillées que chaque voxel, la version 3D d’un pixel, ne mesurait que 5 microns, soit cinq millièmes de millimètre. Cela signifie que si la technologie IRM actuelle est suffisamment avancée pour repérer une tumeur cérébrale, par exemple, ce type d’image claire permet d’aller plus loin et d’afficher l’organisation et une connectivité beaucoup plus détaillée.
L’IRM a permis de capturer des images incroyables de circuits dans le cerveau de la souris, comme le montre la vidéo ci-dessous.
Les chercheurs pensent que ce niveau d’imagerie détaillée permettra de mieux comprendre comment le cerveau évolue avec l’âge, le régime alimentaire et les maladies neurodégénératives telles que la maladie d’Alzheimer.
Selon l’auteur principal, G. Allan Johnson, professeur de radiologie, de physique et d’ingénierie biomédicale à Duke :
Il s’agit là d’une véritable avancée. Nous pouvons commencer à examiner les maladies neurodégénératives d’une manière entièrement différente.
Aboutissement de près de 40 ans de travail au Centre de microscopie in vivo, cette résolution IRM n’a été possible que grâce à une remarquable technologie. L’équipe a utilisé un puissant aimant de 9,4 teslas (les IRM cliniques ont généralement un aimant de 1,5 à 3 teslas), un ensemble de bobines de gradient 100 fois plus puissantes que dans les scanners standard, et un superordinateur équivalent à 800 ordinateurs portables, tous travaillant pour capturer le cerveau unique de la souris.
(Duke Center for In Vivo Microscopy)
De plus, une fois les images IRM terminées, les chercheurs ont fait analyser le tissu cérébral par microscopie optique. Ils ont ainsi pu marquer des groupes de cellules spécifiques, ce qui leur a permis d’observer l’évolution des maladies neurodégénératives au fil du temps.
En utilisant des séries de souris d’âges et de compositions génétiques différents, les scientifiques ont pu voir comment la connectivité de l’ensemble du cerveau de l’animal évoluait au fil du temps et comment certaines régions, comme le subiculum lié à la mémoire, changeaient beaucoup plus que d’autres zones. Les images ont également permis de voir comment la maladie d’Alzheimer décompose les réseaux neuronaux.
Cette recherche ouvre la voie à d’autres développements technologiques permettant de capturer le cerveau humain avec autant de détails, ce qui permettrait de mieux comprendre comment les tissus se modifient avec l’âge et quelles interventions pourraient être utiles pour empêcher la dégénérescence.
Selon Johnson :
Des recherches soutenues par l’Institut national du vieillissement ont révélé que des interventions modestes sur le régime alimentaire et les médicaments peuvent permettre aux animaux de vivre 25 % plus longtemps. La question est donc de savoir si leur cerveau est toujours intact pendant cette durée de vie prolongée. Pourront-ils encore faire des mots croisés ? Seront-ils capables de faire du Sudoku même s’ils vivent 25 % plus longtemps ? Nous avons aujourd’hui la capacité de nous pencher sur cette question. Et ce faisant, nous pouvons traduire cela directement dans la condition humaine.
L’étude publiée dans PNAS : Merged magnetic resonance and light sheet microscopy of the whole mouse brain et présentée sur le site de l’Université Duke : Brain Images Just Got 64 Million Times Sharper.