Un catalyseur pour les connexions mondiales : La science sans barrières ni frontières

La vision de Brain Canada d'une science sans barrières ni frontières encourage la pensée et les connexions à l'échelle mondiale. L'innovation n'a pas de passeport et ne connaît pas de frontières. La science ne connaît pas de nation. La compréhension du cerveau, qu'il soit sain ou malade, nécessite des connaissances, une expertise et des ressources qui n'existent pas à un seul endroit. Elle bénéficie d'une orientation internationale.

Cette orientation est favorisée par l'initiative BRAIN (Brain Research through Advancing Innovative Neurotechnologies). La White House BRAIN Initiative est une entreprise de recherche collaborative publique-privée annoncée par le président Barack Obama le 2 avril 2013. Son objectif est de financer l'invention de nouvelles techniques pour révolutionner notre compréhension du cerveau en tant que système interconnecté. Dans l'esprit de favoriser l'innovation, le comité directeur de BRAIN propose des collaborations qui touchent les neurosciences, l'ingénierie, la physique, la génétique, les mathématiques, la médecine et la chimie.

Brain Canada s'est associé aux 10 National Institutes of Health (NIH) qui forment la BRAIN Initiative, afin de soutenir la participation des chercheurs canadiens. Ce faisant, Brain Canada a été l'un des premiers partenaires internationaux de la BRAIN Initiative. Les NIH et Brain Canada sont tous deux convaincus que les objectifs ambitieux de la BRAIN Initiative peuvent être atteints au mieux par une collaboration dépassant les frontières disciplinaires et géographiques.

Le projet Neuronal Mechanisms of Human Episodic Memory, dirigé par le Dr Taufik Valiante à l'University Health Network, est le fruit de cette collaboration. Il a permis au Dr Valiante de recevoir une subvention de 1 033 182 $ de Brain Canada/NIH en 2017.

le projet vise à faire progresser de manière significative la compréhension mécaniste du fonctionnement de la mémoire humaine en allant au-delà d'une "liste de pièces" de neurones et de zones cérébrales", explique le Dr Valiante. Les souvenirs éclairent les décisions et sont essentiels à la cognition humaine. Pourtant, les mécanismes neuronaux sous-jacents restent mal compris. L'objectif du Dr Valiante est de constituer une équipe chargée de tester les prédictions sur le substrat neuronal de la mémoire humaine. Cette approche permet d'étudier les mécanismes de la mémoire humaine au niveau des circuits.

En participant à un consortium, l'équipe peut mettre en commun les données et l'expérience multidisciplinaire de plusieurs centres pour les mêmes tâches expérimentales et les mêmes méthodes d'enregistrement. Le consortium de chercheurs recueille des ensembles de données d'une taille et d'une qualité qu'il est difficile d'obtenir dans un laboratoire individuel et isolé. Pour le Dr Valiante, "la quantité et la qualité des données que nous allons acquérir nous permettent d'aborder directement des hypothèses scientifiques clés à l'aide d'analyses sophistiquées, ce qui n'est possible qu'avec un ensemble de données important et de haute qualité. Ces études représentent une occasion unique de répondre aux questions relatives aux mécanismes neuronaux impliqués dans le traitement cognitif humain"

L'un des principaux défis de l'initiative BRAIN est le développement de technologies permettant l'enregistrement de l'activité neuronale dans l'ensemble du cerveau des rongeurs. Les approches d'imagerie optique pour l'enregistrement de l'activité neuronale dans les organismes modèles se sont déjà avérées très efficaces, mais elles sont généralement limitées à l'imagerie de l'activité près de la surface du cerveau. Robert Campbell, de l'université de l'Alberta, a relevé le défi. Le Dr Campbell est un chimiste qui utilise l'ingénierie des protéines pour inventer de nouveaux outils d'imagerie des événements biochimiques dynamiques dans les cellules et les tissus vivants. Les outils créés dans son laboratoire sont ensuite distribués aux biologistes cellulaires et aux neuroscientifiques qui les utilisent pour répondre à des questions allant des mécanismes fondamentaux de la biologie cellulaire aux causes sous-jacentes des maladies mentales, en passant par le développement de nouvelles thérapies. En 2015, il a reçu une subvention de Brain Canada/NIH pour développer une sonde capable de convertir l'activité électrochimique des neurones en signaux facilement visualisables, même lorsque ces neurones sont profondément enfouis dans le cerveau.

"La subvention de Brain Canada/NIH a été essentielle pour permettre à mon laboratoire de développer le premier biocapteur Ca2+ codé génétiquement dans le proche infrarouge pour l'imagerie de l'activité neuronale. Ce nouveau biocapteur ouvre la voie à l'imagerie à haute résolution de l'activité neuronale à l'intérieur du cerveau de modèles de rongeurs atteints de troubles cérébraux humains Les résultats de ce projet ont été publiés dans l'édition de février 2019 de Nature Methods.

Le partenariat entre Brain Canada et les NIH ne se limite pas à l'Amérique du Nord. En plus de fournir des fonds, Brain Canada fait partie du groupe de travail multi-conseils BRAIN avec la National Science Foundation, la Food and Drug Administration, la Defense Advanced Research Projects Agency, l'Australian National Health and Medical Research Council et l'Intelligence Advanced Research Project Agency, participant ainsi à une entreprise scientifique véritablement mondiale.