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Voir à l'intérieur du cerveau pour comprendre son fonctionnement. Depuis plusieurs années, l'imagerie médicale permet ces pratiques indiscrètes qui donnent des clichés saisissants. La résonance magnétique (IRM) est l'outil idéal pour détecter les groupes de neurones qui s'activent sous l'effet d'un geste élémentaire ou les zones du cerveau qui s'embrasent à la suite d'une émotion ou d'une pulsion. Grâce à ces scanners numériques non invasifs, les neurosciences ont accompli des progrès extraordinaires. On sait aujourd'hui visualiser le circuit de recapture de la dopamine chez un patient atteint de la maladie de Parkinson ou localiser les régions de l'hippocampe touchées par une maladie d'Alzheimer débutante. 
La plate-forme NeuroSpin, qui vient d'être inaugurée sur le plateau de Saclay, près de Paris, marque une nouvelle étape dans cette course à l'observation du cerveau en action (voir « Les Echos » du 24 novembre 2006). Disposant d'un parc d'imageurs IRM de forte puissance et employant une centaine de chercheurs, le centre du Sud parisien voulu par le CEA affiche un objectif ambitieux : « Devenir le plus grand complexe au monde dédié à l'exploration du cerveau ».
Les enjeux de ces travaux sont doubles. D'abord, accroître les connaissances de l'organe le moins bien connu du corps humain. Ensuite, et à plus long terme, trouver des thérapies pour soigner les nombreuses maladies neurodégénératives et les troubles psychologiques qui affectent la société. On est encore loin de pouvoir suivre le comportement d'un neurone au niveau individuel, mais le projet NeuroSpin marque une étape importante. Grâce à des machines d'une taille et d'une puissance inégalées, on va pouvoir examiner en direct les fonctions cognitives avec un niveau de précision inégalé.
Le centre de Saclay disposera de quatre machines. Les deux premières sont déjà installées. Fabriquées par la division médicale de Siemens, elles produisent des champs magnétiques de 3 et 7 teslas. Elles sont destinées à des études cliniques ou précliniques sur des patients volontaires (sains et malades). L'usage de la seconde réclame quelques volumineuses précautions : environ 450 tonnes de blindage en panneaux en fer pour contenir le champ magnétique produit. Mais ceci n'est rien à côté de ce qui se prépare. Vers 2010, une machine de 11,7 teslas doit rejoindre Saclay. Ce sera alors le plus puissant IRM du monde. Pour concevoir et fabriquer cet engin hors normes, le CEA s'est adressé à un spécialiste maison, le CEA-Dapnia, qui a déjà conçu et développé les aimants supraconducteurs du réacteur expérimental de fusion nucléaire contrôlée Tore Supra.
Comprendre les cellules
Pour isoler le monstre, les chercheurs ont fait appel à une technique de blindage actif : un contrechamp magnétique annule le champ principal. Avec les techniques de blindage traditionnel, l'aimant aurait nécessité une carapace de plusieurs milliers de tonnes d'acier. Toutes ces techniques vont permettre d'améliorer considérablement la précision spatiale et temporelle de l'IRM.
L'objectif est de comprendre les réactions d'un amas de quelques centaines de cellules avec un temps de réponse de quelques centièmes de seconde. En gros, cent fois mieux que les équipements de recherche actuels. Si tout va bien, on pourra non seulement voir le cerveau en direct mais déchiffrer le très hypothétique « code neural » supposé gérer le fonctionnement de nos 100 milliards de neurones.
Les maladies du cerveau en France
· La maladie d'Alzheimer touche près de 800.000 personnes dont la moitié sont diagnostiquées.
Chaque année, plus de 150.000 nouveaux cas sont recensés.
· La maladie de Parkinson touche entre 100.000 et 150.000 personnes.
· L'épilepsie toucheprès de 500.000 personnes dont 70 % reçoivent un traitement.
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Les bonnes vibrations de l'eau
L'imagerie par résonance magnétique fait appel à un principe physique connu depuis une trentaine d'années. Placé dans un champ magnétique, un noyau d'hydrogène s'oriente selon une direction préférentielle. Les noyaux possèdent en fait un moment magnétique (spin) et ils s'alignent sur le champ auquel ils sont soumis. En modulant ce champ magnétique, on soumet les noyaux à une vibration alternative. Ce mouvement génère un courant électrique qui peut être à son tour détecté et analysé par des techniques numériques. Les molécules d'eau composent près de 80 % du corps humain. Elles sont donc présentes partout dans le corps (y compris dans le cerveau).
Lors d'un examen, le patient est placé dans une enceinte cylindrique et soumis au champ magnétique tournant créé par un aimant. Des détecteurs mesurent l'onde émise par les noyaux d'hydrogène et ces signaux sont traités et visualisés sur des consoles informatiques. En pratique, on mesure les variations de débit sanguin qui caractérisent le métabolisme d'un organe ou d'une zone du cerveau. L'IRM anatomique permet ainsi de détecter des tumeurs de petite taille invisibles par d'autres moyens, car les cellules cancéreuses consomment plus d'énergie que les cellules saines.
L'IRM fonctionnelle (IRMf), utilisée dans les neurosciences, autorise le suivi du cerveau presque en temps réel. Ces machines sont dites « 4D » car elles permettent de localiser une zone dans l'espace et dans le temps. Il est ainsi possible de voir les groupes de cellules nerveuses « s'allumer », quand elles sont soumises à un stimulus.
Les IRM actuellement sur le marché délivrent un champ magnétique compris entre 1,5 et 3 teslas. Les machines du NeuroSpin ont des puissances supérieures (7 teslas et 11,7 teslas en 2010). Sur l'animal, les scientifiques utiliseront des champs encore beaucoup plus élevés (17,6 teslas). |
ALAIN PEREZ
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NeuroSpin : le cerveau espionné par IRM