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Actualités scientifiques


19 septembre 2016


Modéliser la complexité du cerveau humain avec des connectomes sur puce



Des chercheurs du Laboratoire des technologies de la microélectronique, en collaboration avec l’Institut de technologie du Massachusetts, ont reproduit in vitro des modèles simplifiés de réseaux neuronaux. En modélisant la complexité du cerveau humain, cette étude publiée dans Scientific Reports laisse entrevoir l’élaboration de nouveaux traitements contre les maladies neurodégénératives.


Le nombre de personnes touchées par les maladies neurodégénératives - maladies d’Alzheimer, de Parkinson ou de Huntington – continue d’augmenter alors qu’il n’existe à ce jour aucun traitement curatif. La connectomique étudie l’organisation et le fonctionnement du cerveau à l’échelle du connectome, au niveau de l'ensemble des connexions topographiques et fonctionnelles du cerveau. Devenue depuis une dizaine d’années un standard dans la description du cerveau sain ou malade, cette discipline permet, grâce à des outils mathématiques et la théorie des réseaux, d’identifier des circuits neuronaux spécifiques pour chaque patient.

Des chercheurs du Laboratoire des technologies de la microélectronique (LTM, CNRS/Univ. Grenoble Alpes), en collaboration avec l’Institut de technologie du Massachusetts (MIT), ont reproduit la structure complexe de ces réseaux au sein de puces microfluidiques afin d’étudier les fonctions respectives de réseaux de neurones minimalistes. En couplant la technologie microfluidique1 et des champs électriques alternatifs non uniformes appliqués par des microélectrodes, les chercheurs sont parvenus à contrôler le schéma de connectivité des motifs de bases du cerveau humain et ont mis en évidence une forte décorrélation entre les réseaux fonctionnels (communication entre les neurones) et la structure supportant ces réseaux (liaisons physiques entre neurones).

Appelées « connectomes-sur-puce », ces technologies fournissent un environnement minimaliste pertinent pour l’étude de la relation structure-fonction des circuits du cerveau. La réalisation de circuits neuronaux complexes se rapprochant de la physiologie humaine ouvre ainsi de nouvelles perspectives dans l’étude du fonctionnement du cerveau et la découverte de traitements contre les maladies neurodégénératives.


Modéliser la complexité du cerveau humain avec des connectomes sur puce

© CNRS - LTM

Motifs de base in-vitro du cerveau humain à 3 et 4 nœuds : Photographie en fluorescence des réseaux de neurones à topographies contrôlées par des canaux microfluidiques et des champs électriques alternatifs appliqués par les microélectrodes (en noir). La barre d’échelle indique 100 µm.


Notes :

1 Ces travaux ont fait l’objet d’un dépôt de brevet joint MIT-CNRS-UGA.


Références :

Microfluidic neurite guidance to study structure-function relationships in topologically-complex population-based neural networks
T. Honegger, M.I. Thielen , S. Feizi, N. E. Sanjana, J. Voldman
Scientific Reports 6, 28384 (2016)
DOI:10.1038/srep28384



Contact chercheur :
Thibault Honegger – LTM

Contact communication INSIS :
Chloé Rimailho


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