{"id":4297,"date":"2013-03-11T00:01:46","date_gmt":"2013-03-10T23:01:46","guid":{"rendered":"http:\/\/sciencetonnante.wordpress.com\/?p=4297"},"modified":"2013-03-11T00:01:46","modified_gmt":"2013-03-10T23:01:46","slug":"le-plus-petit-cerveau-du-monde","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/scienceetonnante.com\/blog\/2013\/03\/11\/le-plus-petit-cerveau-du-monde\/","title":{"rendered":"Le plus petit cerveau du monde"},"content":{"rendered":"

\"c_elegans\"<\/a>Cette semaine, du 11 au 17 mars 2013, c’est la Semaine du Cerveau<\/strong> ! Pour c\u00e9l\u00e9brer l’occasion, les blogueurs du C@f\u00e9 des Sciences ont d\u00e9cid\u00e9 de se creuser les m\u00e9ninges, et de proposer une semaine th\u00e9matique<\/a> concernant notre (deuxi\u00e8me) organe pr\u00e9f\u00e9r\u00e9.<\/p>\n

Comme je vous ai d\u00e9j\u00e0 parl\u00e9 d’Einstein la semaine derni\u00e8re, j’ai d\u00e9cid\u00e9 d’en prendre le contrepied, et de vous entretenir cette fois du plus petit cerveau du monde : celui d’un minuscule ver appel\u00e9\u00a0Caenorhabditis<\/em> Elegans<\/em>.<\/p>\n

A quoi ressemble la b\u00eate ?<\/h3>\n

Caenorhabditis Elegans<\/em>, dont on abr\u00e8ge g\u00e9n\u00e9ralement le nom en C. Elegans<\/em> (oui, comme C. J\u00e9r\u00f4me) est un petit ver qui appartient \u00e0 la famille des n\u00e9matodes<\/strong>. Il mesure environ 1 millim\u00e8tre et vit dans le sol. Toutefois on ne peut pas le qualifier de \u00ab\u00a0ver de terre\u00a0\u00bb, car il est assez \u00e9loign\u00e9 de notre habituel lombric.<\/p>\n

Comme C. Elegans<\/em> est tout petit, on s’est amus\u00e9 \u00e0 compter les cellules qui le composent. Et il se trouve que chez l’adulte, il y en a exactement 959 ! Pour ma part, je trouve qu’une telle constance est remarquable : deux vers C. Elegans<\/em> normaux auront donc pr\u00e9cis\u00e9ment les m\u00eames cellules au m\u00eame endroit<\/strong>.<\/p>\n

Mais on sait \u00e9galement que parmi ces 959 cellules, 302 exactement sont des neurones :<\/strong> C. Elegans<\/em> poss\u00e8de ainsi le plus petit cerveau connu. Et pourtant ce dernier lui suffit pour accomplir ses fonctions essentielles : se d\u00e9placer, manger, dormir, d\u00e9f\u00e9quer et bien sur forniquer. Avec son cerveau minimaliste, C. Elegans<\/em> peut m\u00eame faire preuve d’une certaine forme de comportement social.<\/p>\n

Comme ce petit ver a aussi la bonne id\u00e9e d’\u00eatre transparent, il est tr\u00e8s facile de visualiser ses neurones, comme sur l’image ci-dessous o\u00f9 ils ont \u00e9t\u00e9 rendus visible gr\u00e2ce \u00e0 la prot\u00e9ine fluorescente verte GFP dont je parlais dans ce billet<\/a>.<\/p>\n

\"C_elegans_GFP\"<\/a><\/p>\n

Est ce que la taille compte ?<\/h3>\n

\"nombre<\/a>La hi\u00e9rarchie des cerveaux dans le monde animal est vraiment \u00e9tonnante, et en fort contraste celle du nombre de g\u00e8nes. Songez que C. Elegans<\/em> poss\u00e8de \u00e0 peu pr\u00e8s autant de g\u00e8nes que nous – environ 20 000 pour lui et 30 000 pour nous – mais que son cerveau est 300 millions de fois plus petit que le n\u00f4tre.\u00a0<\/strong>Il faut dire que ce dernier compte environ 85 milliards de neurones. (A titre de comparaison, le processeur de votre ordinateur comprend certainement moins d’un milliard de transistors)<\/p>\n

Le tableau ci-contre montre le nombre de neurones que l’on trouve dans le cerveau de divers animaux : tous les interm\u00e9diaires existent entre C. Elegans<\/em> et l’\u00eatre humain !<\/p>\n

Alors certes, notre petit ver a un cerveau riquiqui, mais avec lequel il arrive quand m\u00eame accomplir l’essentiel : il constitue donc un formidable objet d’\u00e9tude pour les chercheurs. Pas \u00e9tonnant que ces derniers aient cherch\u00e9 \u00e0 comprendre exactement la structure de ce cerveau \u00e0 302 neurones.<\/p>\n

La cartographie du cerveau<\/h3>\n

\"brain<\/a>En 1986, le biologiste mol\u00e9culaire John White publie le r\u00e9sultat d’un travail de titan [1] : la carte d\u00e9taill\u00e9e du cerveau de C. Elegans<\/em><\/strong>. Il ne repr\u00e9sente pas seulement les 302 neurones, mais \u00e9galement les 8000 connexions qui relient ces neurones entre eux !<\/p>\n

Pour \u00e9tablir cette carte sch\u00e9matis\u00e9e ci-contre, il lui aura fallu pas moins de 20 000 images prises au microscope confocal (une technique largement d\u00e9velopp\u00e9e \u00e0 cette occasion).<\/p>\n

Cette carte permet de nous \u00e9clairer sur le r\u00f4le de chacun des 302 neurones de C. Elegans,<\/em> et des connexions qu’ils entretiennent. Ainsi la plupart de ces connexions se font au moyen de synapses<\/strong>, une structure qui permet \u00e0 un neurone de se connecter \u00e0 un autre neurone pour lui envoyer un signal via des neurotransmetteurs.<\/p>\n

De part et d’autre d’une synapse, il y a donc un neurone \u00ab\u00a0\u00e9metteur\u00a0\u00bb (ou encore pr\u00e9-synaptique) et un neurone \u00ab\u00a0r\u00e9cepteur\u00a0\u00bb (ou post-synaptique). Ce que l’on a remarqu\u00e9 chez C. Elegans<\/em>, c’est que certains de ses neurones poss\u00e8dent de nombreuses connexions pr\u00e9-synaptiques<\/strong>, c’est-\u00e0-dire qu’ils peuvent envoyer des messages \u00e0 de nombreux autres neurones. Ils correspondent g\u00e9n\u00e9ralement aux neurones li\u00e9s aux fonctions sensorielles<\/strong>.<\/p>\n

Inversement, d’autres neurones poss\u00e8dent de nombreuses connexions post-synaptiques, ils peuvent donc recevoir des messages de plein d’autres neurones : il s’agit g\u00e9n\u00e9ralement de ceux qui commandent les fonctions motrices<\/strong>.<\/p>\n

Une carte c’est bien, avec les noms de lieux, c’est mieux<\/h3>\n

L’analyse des connexions permet donc de classer les neurones en 3 grandes cat\u00e9gories : sensoriel, moteur ou interm\u00e9diaire. Cependant, elle ne nous dit rien sur le r\u00f4le exact de chacun des neurones<\/strong>. Pour le savoir, il faut faire des exp\u00e9riences bien plus fines.<\/p>\n

Une mani\u00e8re de proc\u00e9der, c’est de d\u00e9truire avec un laser un neurone bien particulier<\/strong>, et d’observer en quoi cela modifie le comportement du ver. Au moyen de cette m\u00e9thode, on a pu rep\u00e9rer quels \u00e9taient les neurones associ\u00e9s \u00e0 la perception de la temp\u00e9rature, des odeurs ou de la nourriture, ou encore ceux qui jouent un r\u00f4le dans l’hibernation ou l’accouplement. Des chercheurs ont m\u00eame identifi\u00e9 certains neurones qui jouent un r\u00f4le dans le comportement social<\/strong> de C. Elegans<\/em>.<\/p>\n

Il y a encore beaucoup de travail \u00e0 faire, mais on peut imaginer qu’un jour, on saura exactement mod\u00e9liser le cerveau de C. Elegans<\/em>, et comprendre parfaitement la cha\u00eene des signaux c\u00e9r\u00e9braux impliqu\u00e9s dans tous ses comportements.<\/p>\n

La folie du connectome<\/h3>\n

Vous l’avez compris, la cartographie d\u00e9taill\u00e9e du cerveau de C. Elegans<\/em> et la mise en \u00e9vidence de ses circuits neuronaux peut potentiellement nous en apprendre beaucoup plus \u00e0 son sujet que le s\u00e9quen\u00e7age de son g\u00e9nome<\/strong>. Pour d\u00e9signer cette masse d’information \u00e0 collecter, les chercheurs ont invent\u00e9 un mot : le connectome<\/strong>. Ce th\u00e8me est devenu tr\u00e8s \u00e0 la mode ces derniers temps, et comme les chercheurs voient grand (et ont besoin d’argent), ils ont d\u00e9cid\u00e9 de passer directement de C. Elegans<\/em> \u00e0 l’\u00eatre humain !<\/p>\n

Ainsi le pr\u00e9sident am\u00e9ricain Barack Obama a r\u00e9cemment annonc\u00e9 une initiative pour r\u00e9aliser l’\u00e9quivalent du Human Genome Project<\/em>, mais pour le connectome du cerveau humain<\/strong>. Avec un objectif diff\u00e9rent mais reli\u00e9, un consortium emmen\u00e9 par un laboratoire suisse a r\u00e9cemment re\u00e7u une m\u00e9ga-subvention europ\u00e9enne d’un milliard d’euros pour simuler le cerveau humain avec un superordinateur (voir ce billet chez le Dr.Goulu<\/a>).<\/p>\n

Voil\u00e0 qui fait tourner la t\u00eate, et qui d’ailleurs fait avoir \u00e0 certains de s\u00e9rieux doutes quant au caract\u00e8re r\u00e9aliste de ces projets<\/strong>. R\u00e9ponse dans 10 ans ?<\/p>\n

En attendant, ci-dessous une vid\u00e9o de la sensuelle danse reproductrice de C. Elegans<\/p>\n

[youtube=http:\/\/www.youtube.com\/watch?v=cXx35u7zLxs]<\/p>\n

<\/h3>\n

[1] J. G. White et al, \u00ab\u00a0The Structure of the Nervous System of the Nematode Caenorhabditis elegans\u00a0\u00bb Philosophical Transactions of the Royal Society of London – Series B: Biological Sciences, 314, 1-340 (1986)<\/em><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Cette semaine, du 11 au 17 mars 2013, c’est la Semaine du Cerveau ! Pour c\u00e9l\u00e9brer l’occasion, les blogueurs du C@f\u00e9 des Sciences ont d\u00e9cid\u00e9 de se creuser les m\u00e9ninges, et de proposer une semaine th\u00e9matique concernant notre (deuxi\u00e8me) organe pr\u00e9f\u00e9r\u00e9. Comme je vous ai d\u00e9j\u00e0 parl\u00e9 d’Einstein la semaine derni\u00e8re, j’ai d\u00e9cid\u00e9 d’en prendre<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"jetpack_post_was_ever_published":false,"_jetpack_newsletter_access":"","_jetpack_dont_email_post_to_subs":false,"_jetpack_newsletter_tier_id":0,"_jetpack_memberships_contains_paywalled_content":false,"_jetpack_memberships_contains_paid_content":false,"footnotes":""},"categories":[7],"tags":[89,23],"class_list":{"0":"post-4297","1":"post","2":"type-post","3":"status-publish","4":"format-standard","6":"category-biologie","7":"tag-cerveau","8":"tag-neurosciences"},"jetpack_featured_media_url":"","jetpack_sharing_enabled":true,"post_mailing_queue_ids":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/scienceetonnante.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/4297","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/scienceetonnante.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/scienceetonnante.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/scienceetonnante.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/scienceetonnante.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=4297"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/scienceetonnante.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/4297\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/scienceetonnante.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=4297"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/scienceetonnante.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=4297"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/scienceetonnante.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=4297"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}