Des scientifiques cartographient pour la première fois tous les neurones du cerveau d’un drosophile mâle

Une équipe internationale de chercheurs a cartographié chaque neurone du système nerveux central d'un drosophile mâle adulte, produisant le schéma de câblage le plus complet jamais assemblé pour un animal complexe. Le connectome, publié jeudi dans la revue Cell, répertorie plus de 166 000 neurones couvrant le cerveau, les deux lobes optiques et la chaîne nerveuse ventrale, et identifie plus de 11 000 types cellulaires distincts.blog+1

Cette réalisation, dirigée par le Janelia Research Campus du HHMI en collaboration avec Google Alphabet Inc. ↗ 0.78% Research et des institutions à travers l'Europe, couronne près de deux décennies de travail et survient environ un an après la publication d'une carte cérébrale complète de drosophile femelle couvrant environ 140 000 neurones. Ensemble, les deux connectomes permettent aux scientifiques de comparer pour la première fois l'architecture neuronale des deux sexes chez un animal capable de comportements sociaux complexes.livescience

Du scepticisme à une étape majeure

Lorsque le directeur exécutif fondateur de Janelia, Gerry Rubin, a proposé le projet en 2008, de nombreux neuroscientifiques l'ont jugé irréalisable. Le seul connectome achevé à l'époque appartenait au ver C. elegans, avec seulement 302 neurones, un exploit qui a lui seul pris plus d'une décennie. Cartographier le cerveau d'une mouche avec plus de 100 000 neurones, arguaient les critiques, prendrait trop de temps et coûterait trop cher.phys

L'équipe de Rubin a passé des années à développer les outils pour prouver le contraire. Des chercheurs dirigés par le chef de groupe Harald Hess ont perfectionné une technique d'imagerie à haute résolution connue sous le nom de microscopie électronique à balayage par faisceau d'ions focalisé, tandis que des collaborateurs de Google Research ont construit des méthodes informatiques, y compris le traçage neuronal piloté par l'IA, pour accélérer l'interprétation des images. Les relecteurs humains ont toujours joué un rôle essentiel, l'équivalent de 44 personnes travaillant pendant une année entière pour affiner la carte.english.elpais

Sexe, goût et vision

Quatre articles complémentaires publiés parallèlement à l'étude principale utilisent les nouvelles données pour explorer la neurobiologie de la mouche. L'un d'eux a identifié plusieurs centaines de types cellulaires spécifiques au sexe, représentant 4,8 % des neurones dans le cerveau masculin et 2,4 % dans le cerveau féminin. Un réseau d'environ 100 types d'interneurones spécifiques aux mâles semble coordonner des comportements tels que le "chant" de parade nuptiale et l'agressivité physique.english.elpais+1

Une deuxième étude, dirigée par Carlos Ribeiro à la Fondation Champalimaud, a retracé tout le système gustatif de la mouche, des récepteurs du goût répartis sur le corps aux motoneurones qui dirigent l'alimentation. La carte a révélé comment certains neurones du goût dans la gorge se connectent aux cellules productrices d'insuline, offrant une explication au niveau du câblage sur la façon dont les réponses hormonales peuvent commencer avant que les nutriments ne soient absorbés.eurekalert

Un troisième article a montré que le traitement visuel s'étend profondément dans le cerveau, impliquant plus de la moitié des types de neurones de la mouche.phys

Et ensuite ?

Janelia applique désormais les leçons tirées de la mouche aux cerveaux des vertébrés, avec des projets en cours pour cartographier les connectomes des larves de poisson-zèbre et du Danionella adulte, un poisson qui reste transparent tout au long de sa vie. "Ce travail fournit également une feuille de route technique pour des projets de connectomique plus ambitieux à l'avenir, tels que ceux pour les souris et les humains", a déclaré Ribeiro.livescience+1