Le connectome cérébral comme biomarqueur et cible thérapeutique – CONNECTOME

La médecine personnalisée pour les troubles du cerveau est un enjeu majeur. Bien que nous sachions que les troubles du cerveau sont associés à des modifications des connexions structurelles et fonctionnelles, nous ne savons pas si ces dernières sont à l'origine du dysfonctionnement ou une conséquence de celles-ci. En conséquence, il est difficile de déterminer si nous pouvons manipuler ces connexions afin d’obtenir des effets thérapeutiques. Pour répondre à ces défis, nous avons développé une plate-forme de simulation de l’activité du cerveau de souris individuelles : The Virtual Mouse Brain (TVMB). À l'aide de données DTI provenant de souris individuelles, nous pouvons virtualiser leur cerveau et simuler la dynamique du cerveau entier, en particulier l'IRMF des états de repos. Fait important, TVMB est capable de générer des prévisions quantitatives et vérifiables in-vivo.
Nous nous concentrerons sur trois objectifs:
1) Nous souhaitons démontrer les liens de causalité entre les modifications structurelles et fonctionnelles du connectome. Pour ce faire, nous allons acquérir une IRM anatomique haute résolution et DTI, ainsi que l'IRMF des états de repos de souris individuelles avant et après une ablation génétique spécifique d’une partie de leur connectome. Nous allons virtualiser chaque cerveau dans TVMB afin de prédire les conséquences fonctionnelles des modifications du connectome et de vérifier ces prédictions in vivo.
2) Stimulation ciblée du connectome : nous déterminerons comment la dynamique du cerveau entier peut être contrôlée in silico et nous vérifierons les prédictions in vivo.
3) Nous appliquerons les connaissances acquises à l'épilepsie expérimentale pour effectuer une étude longitudinale des altérations structurelles et fonctionnelles du connectome en fonction du développement de l'épilepsie dans le temps chez les souris individuelles. En utilisant TVMB, nous générerons des prédictions concernant les liens de causalité entre les changements structurels et fonctionnels. En outre, nous évaluerons si de telles modifications constituent des biomarqueurs prédictifs de l'évolution de l'épilepsie. Enfin, nous explorerons de nouvelles solutions thérapeutiques ciblant le connectome, afin de prévenir la genèse ou la propagation des crises d’épilepsie.

Il s'agit d'un projet ambitieux, qui comprend des composantes très risquées mais avec un fort potentiel de découvertes majeures, de valorisation et de translation. Si le projet réussit, il fournira une preuve directe que des altérations structurelles conduisent à des changements fonctionnels, que ces modifications peuvent être utilisées comme biomarqueur prédictif pour l'évolution d'une pathologie et que le connectome peut être ciblé pour obtenir des effets souhaités. Le projet non seulement permettra des avancées majeures dans le domaine de l'épilepsie, mais aussi donnera un cadre conceptuel pour l'étude d'autres désordres neurologiques.