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Un réseau mondial comme catalyseur : Une science sans barrières ni frontières

Robert Campbell, PhD,Professor of Chemistry at the University of Alberta, on September 5 , 2017.

La science sans barrières ni frontières prônée par la Fondation Brain Canada s’inscrit dans un esprit de réflexion et d’échange planétaire. Son pendant, l’innovation, est un territoire intangible dont la conquête ne peut être revendiquée par un seul pays. Dans ce contexte, percer les mystères du cerveau, en santé et dans la maladie, exige un savoir, une expertise et des ressources qui ne se retrouvent pas à un seul endroit. Notre savoir profite d’un effort international.

C’est exactement la voie empruntée par l’initiative BRAIN (Brain Research through Advancing Innovative Neurotechnologies), un grand partenariat de recherche public-privé lancé par le président Barack Obama le 2 avril 2013. Ce projet vise à financer la découverte de techniques qui révolutionneront notre compréhension du cerveau humain à titre de système interconnecté. Pour créer un terreau fertile à innovation, le comité directeur de l’initiative BRAIN propose des collaborations pluridisciplinaires réunissant neurosciences, ingénierie, physique, génétique, mathématique, médecine et chimie.

La Fondation Brain Canada s’est donc jointe aux dix instituts NIH (National Institutes of Health) membres de l’initiative BRAIN afin d’appuyer les chercheurs canadiens qui y participent. Ce faisant, nous sommes devenus le premier partenaire international de cette initiative. Nous sommes tous d’accord que les objectifs ambitieux de l’initiative BRAIN seront mieux servis par une collaboration entre les scientifiques de différentes disciplines et régions géographiques.

Le projet Mécanismes neuronaux de la mémoire épisodique humaine, piloté par Taufik Valiante de University Health Network, est un fruit de cette collaboration. Elle lui a permis de décrocher une subvention Brain Canada/NIH de 1 033 182 $ en 2017.

Taufik Valiante, Ph. D.

« Ce projet cherche à percer les rouages de la mémoire humaine en l’abordant comme un tout, au-delà du jeu individuel des neurones et régions du cerveau », explique Taufik Valiante. La cognition humaine dépend de la capacité de créer de nouveaux souvenirs, et de se les rappeler, afin de prendre des décisions. Or, nous en savons très peu sur les fondements de ces mécanismes neuraux. Taufik Valiante a pour objectif de créer une équipe qui testera des prédictions à l’aide d’un substrat nerveux de la mémoire humaine. Ce travail leur permettra d’étudier la façon dont fonctionnent les circuits mnésiques humains.

À titre de membre du consortium, les chercheurs peuvent regrouper leurs données et expériences pluridisciplinaires avec celles d’autres centres ayant accompli de tels travaux. Ainsi, les chercheurs du consortium recueillent des ensembles de données d’une taille et d’une qualité autrement impossible à réaliser en faisant cavalier seul. « Grâce à la quantité et à la qualité des données à notre disposition, il sera possible de vérifier d’importantes hypothèses scientifiques avec des analyses sophistiquées, une tâche qui exige un vaste ensemble de données de grande qualité, explique Taufik Valiante. De tels travaux offrent une
occasion unique d’élucider les mécanismes nerveux qui participent au processus cognitif. »

L’un des principaux défis de l’initiative BRAIN consiste à mettre au point des technologies capables d’enregistrer l’activité neuronale dans le cerveau de rongeurs. À cet égard, les techniques d’imagerie optique ont déjà fait leurs preuves avec des organismes modèles, mais elles révèlent uniquement l’activité près de la surface du cerveau. Robert Campbell de l’Université d’Alberta a choisi de relever le défi. Ce chimiste fait appel à l’ingénierie des protéines pour créer de nouveaux outils d’imagerie des événements biochimiques dynamiques dans les cellules et tissus vivants. Les outils ainsi créés en laboratoire sont ensuite distribués à des biologistes cellulaires et neuroscientifiques qui les utilisent pour explorer des aspects aussi divers que les mécanismes fondamentaux de la biologie cellulaire en passant par les racines de la maladie mentale et la mise au point de nouveaux médicaments. En 2015, Robert Campbell a reçu une subvention des NIH et de la Fondation Brain Canada afin de développer une sonde capable de convertir l’activité électrochimique des neurones en signaux bien visibles, même lorsqu’ils sont situés dans les profondeurs du cerveau.

« Grâce à la subvention de la Fondation Brain Canada et des NIH, mon laboratoire a eu les moyens de développer le premier biocapteur génétiquement modifié pour détecter le rayonnement quasi-infrarouge Ca2+ émis par l’activité neurale. Ce nouveau biocapteur pave la voie à l’imagerie en haute résolution de l’activité neurale qui s’opère dans les profondeurs du cerveau de modèles animaux de maladies cérébrales humaines. » Les résultats de ce projet ont été publiés en février 2019 dans la revue Nature Methods.

Ce partenariat dépasse les frontières de l’Amérique du Nord. Outre sa contribution financière, la Fondation Brain Canada participe également aux réunions du groupe de travail multiconseil de l’initiative BRAIN, de pair 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 Projects Agency, de sorte que nos efforts scientifiques sont réellement d’une envergure mondiale.