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La comparaison de deux cartes neuronales clarifie les rôles des gènes dans la cognition, la perception et les émotions

Malgré les origines génétiques de nombreux troubles psychiatriques, le mécanisme d’action exact des gènes sur les fonctions cérébrales supérieures demeure un mystère. Or, voilà que des chercheurs ont cartographié la signature génétique de fonctions de l’ensemble du cerveau et créé par le fait même un outil susceptible de procurer de nouvelles cibles de traitement dans l’avenir.

Dirigé par Bratislav Misic, chercheur au Neuro (Institut-hôpital neurologique de Montréal) de l’Université Â鶹Çø, un groupe de scientifiques a effectué une analyse par apprentissage machine de deux ensembles de données de science ouverte : l’atlas de l’expression des gènes de l’Allen Human Brain Atlas et la carte des associations fonctionnelles de Neurosynth. Cette analyse a permis d’établir des liens entre des modèles d’expression des gènes et des fonctions cognitives comme la mémoire, l’attention et l’humeur.

Fait intéressant, l’équipe a découvert un signal génétique clair séparant les processus cognitifs, comme l’attention, des processus plus affectifs, comme la peur. Cette séparation, qui remonte à l’expression des gènes dans des types cellulaires et mécanismes moléculaires spécifiques, offre des pistes importantes de recherches futures sur les troubles psychiatriques. Par exemple, les chercheurs ont pu établir un lien particulier entre la cognition et les signatures génétiques de neurones inhibiteurs et excitateurs. Les processus affectifs ont plutôt été liés à des cellules de soutien comme les microglies et les astrocytes, ce qui appuie la théorie selon laquelle l’inflammation de ces cellules est un facteur de risque de maladie mentale. La signature génétique liée à l’affect était centrée sur une région du cerveau nommée cortex cingulaire antérieur, qui affiche une vulnérabilité sur le plan de la maladie mentale.

Publiée dans la revue le 25 mars, 2021, cette étude établit un lien direct entre l’expression des gènes et les fonctions cérébrales supérieures en reliant cartographiquement les signatures génétiques aux processus fonctionnels de l’ensemble du cerveau.

« Nos travaux nous ont permis de détecter les signatures moléculaires de différents processus psychologiques », affirme Bratislav Misic, auteur principal de l’étude. « C’est excitant de franchir cette première étape de la compréhension de la place qu’occupent des gènes, mécanismes biologiques et types cellulaires spécifiques dans la formation des pensées et des émotions. »

Ces recherches ont reçu le soutien financier du Fonds d’excellence en recherche Apogée Canada, par l’entremise de l’initiative Cerveau en santé, gage d’une vie en santé de l’Université Â鶹Çø, ainsi que du Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada, du Programme des chaires de recherche du Canada, des National Institutes of Health, de l’Institut canadien de recherches avancées (CIFAR) et de Google.

Le Neuro

L'Institut-hôpital neurologique de Montréal – le Neuro – est un chef de file mondial dans les domaines de la recherche sur le cerveau et des soins avancés. Depuis sa création en 1934 par le D^r Wilder Penfield, une sommité en neurochirurgie, il est devenu le plus grand établissement de recherche et de soins cliniques au Canada, et l’un des plus grands sur la scène internationale. Conjuguant recherche, soins aux patients et formation des grands esprits de demain, le Neuro est particulièrement bien placé pour améliorer la connaissance et le traitement des affections du système nerveux. En 2016, il est devenu le premier établissement au monde à adopter sans réserve le concept de science ouverte en créant l’Institut de science ouverte Tanenbaum. Établissement de recherche et d’enseignement de l’Université Â鶹Çø, l’Institut neurologique de Montréal s’inscrit dans la mission neuroscientifique du Centre universitaire de santé Â鶹Çø. Pour en savoir plus, consultez le /neuro/fr.