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Le projet « Human Brain », dirigé par le prof. Idan Segev à l’UHJ, sélectionné par la Commission Européenne recevra un soutien de un milliard d’euros
La Commission Européenne a choisi le projet « Human Brain », auquel l’Université de Jérusalem participe, en tant que l’une des deux technologies futures et émergentes. Le projet recevra un soutien financier de 1,19 milliards d’euros sur les dix prochaines années.
Ce projet rassemble des scientifiques de haut niveau venus du monde entier qui travailleront sur l’un des grands défis de la science moderne: la compréhension du cerveau humain. Israël participera par le biais d’une équipe de huit chercheurs, dirigée par le professeur Idan Segev du Centre ‘Edmond et Lily Safra pour la Recherche sur le Cerveau (ELSC) de l’Université de Jérusalem, le professeur Yadin Dudai de l’Institut des Sciences Weizmann, et le Dr Mira Marc-Kalish, de l’Université de Tel Aviv.
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Une nouvelle compréhension de l’activité cellulaire peut conduire à des stratégies pour lutter contre les maladies neurodégénératives
Selon des chercheurs de l’Université de Jérusalem, un nouveau regard sur ce qui se passe au niveau cellulaire au cours du développement des maladies neurodégénératives telles que la maladie de Parkinson, d’Alzheimer, la sclérose latérale amyotrophique et la maladie de Huntington, offre des perspectives prometteuses pour de nouvelles stratégies de lutte contre ces maladies.
Les maladies neurodégénératives sont le résultat d’une altération des fonctions motrices ou cognitives ou des deux. Cette dégradation résulte d’une dégénérescence produite dans la zone spécifique du cerveau responsable de ces fonctions.
Bien que ces maladies neurodégénératives soient fonctionnellement liées à l’agrégation de protéines toxiques (dépôts), il reste beaucoup d’inconnues sur le mécanisme selon lequel cette agrégation entraîne toxicité et mort cellulaire. Des corps d’inclusion – structures composées d’agrégats de protéines pathogènes – ont longtemps été considérés comme une caractéristique de la maladie, mais la relation entre les inclusions et les maladies demeure quelque peu mystérieuse.
Les corps d’inclusion ne seraient pas forcément nocifs
Dans une étude publiée dans la revue PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences in the US), les chercheurs de l’Université de Jérusalem travaillant dans le laboratoire du Dr Daniel Kaganovitch du Département de Biologie Cellulaire présentent des preuves suggérant que ces corps d’inclusion, traditionnellement réputés accompagner l’apparition de la maladie, ont en fait une fonction cellulaire biologique qui n’est pas nécessairement liée aux conditions de la maladie.
En outre, les chercheurs suggèrent que certains de ces corps d’inclusion non seulement ne sont pas toxiques, mais font en réalité partie d’un processus naturel de protection. Les chercheurs ont identifié deux corps d’inclusion, qu’ils appellent JUNQ et IPOD. L’agrégation dans le JUNQ peut conduire à une toxicité, tandis que l’agrégation dans la IPOD est protectrice.
Ces résultats, disent les chercheurs de l’Université de Jérusalem, ouvrent la voie à une nouvelle stratégie potentielle pour concevoir des produits thérapeutiques pour combattre les maladies neurodégénératives. Au lieu de prévenir l’agrégation des protéines, ce qui peut être très difficile, il peut être possible d’améliorer la capacité cellulaire d’inclure activement des agrégats nuisibles à l’intérieur des inclusions protectrices, neutralisant ainsi les protéines toxiques qui causent les dommages neurodégénérative et même la mort.
Est-ce que les réactions liées au stress de notre cerveau contrôlent le système immunitaire ou est-ce l’inverse?
Professeur Hermona Soreq, chaire Charlotte Slesinger pour les études sur le cancer et professeur de neurosciences à l’ELSC, Université de Jérusalem
Le Malade Imaginaire de Molière, écrit au 17ème siècle, décrit l’influence de l’esprit sur le corps qui serait à l’origine de nombreuses maladies. Depuis, nous savons qu’un corps malade et un dysfonctionnement du système immunitaire affectent aussi l’esprit. L’inflammation du système nerveux a été de plus en plus reconnue comme un facteur important dans de multiples cas, y compris dans les maladies d’Alzheimer et de Parkinson. Les nouvelles technologies du génie génétique et le développement de médicaments progressent rapidement pour mettre ces connaissances au service d’un diagnostic précoce et développer des stratégies thérapeutiques créatives tenant compte à la fois du cerveau et du corps.
L’étude de l’anxiété a largement bénéficié de ces développements. Dans le passé, les réactions au stress ont permis à nos ancêtres de survivre aux attaques et de protéger leur corps des blessures. Mais même si ces réactions ne sont plus aussi nécessaires que pour nos ancêtres, les mêmes types de réponses perdurent jusqu’à nos jours. Une discussion désagréable au travail conduit rarement à des attaques physiques, mais notre corps s’y prépare néanmoins : il élève la pression sanguine pour se préparer à courir et produit plus de globules blancs pour anticiper la protection contre les blessures. Bien que ces réactions soient utiles pour la protection immédiate – la vigilance peut nous aider à réagir aux expériences stressantes plus rapidement et plus efficacement – les conséquences de la réponse au stress peuvent aussi entraîner des dommages à long terme comme des dysfonctionnements des muscles et des cellules nerveuses, des maladies neurodégénératives comme les maladies d’Alzheimer et de Parkinson, ainsi que des maladies inflammatoires.
Les réactions au stress sur le long terme
Les conséquences à long terme provoquées par des réactions au stress peuvent prendre des années à se développer. Ce n’était pas un sujet de préoccupation pour les premiers humains, dont la durée de vie était plus courte que la nôtre (ils n’étaient plus en vie quand les effets liés au stress auraient pu se manifester). Aujourd’hui, avec l’allongement de la vie, les maladies associées au stress – en particulier chez les personnes âgées – sont devenues un fardeau social et financier majeur.
Au cours des deux dernières décennies, avec mes collègues de l’Edmond et Lily Safra Center for Brain Sciences (ELSC) à l’Université de Jérusalem, nous avons mis au point et développé des stratégies innovantes pour étudier les conséquences d’expériences traumatiques et conçu de nouvelles stratégies visant à lutter contre les maladies neurodégénératives. Notre travail a montré que dans les neurones du cerveau et dans les cellules sanguines, l’information génétique qui traite les événements est vulnérable aux changements en situation de stress. De plus, nous avons découvert que les défauts héréditaires et acquis dans les neurones, ainsi que les expériences traumatiques ou l’exposition à un environnement contaminé, contribuent à induire une sensibilité aux maladies associées au stress qui pourra se manifester plus tard. Les conséquences peuvent être gravement préjudiciables, affecter des fonctions sans lien apparent (par exemple l’apprentissage et la mémoire, le cycle jour-nuit, la fatigue musculaire, l’inflammation), et affecter toute leur vie des individus et des communautés.
L’acétylcholine et le stress
Une bonne partie de notre recherche a été consacrée à un produit chimique appelé acétylcholine ; c’est le premier neurotransmetteur connu (un composé chimique capable d’activer les neurones et à envoyer des signaux électriques) et le communicateur primaire entre le corps et le cerveau. Découvert il ya 100 ans par le Prix Nobel Otto Loewi, l’acétylcholine vient du cerveau par le nerf vague et est responsable de la contraction musculaire. Nous avons découvert que les signaux produits par l’acétylcholine dans le cerveau affectent les réponses au stress psychologique, l’inflammation, le vieillissement et la récupération après une attaque ischémique aigue.
Dans le cadre de notre recherche, nous avons isolé les gènes contrôlant la dégradation de l’acétylcholine chez l’homme et identifié les changements dans leur expression induits par le stress dans les neurones du cerveau et les cellules sanguines. Pour cerner le rôle physiologique de ces gènes, nous avons conçu des souris ayant des quantités excédentaires ou insuffisantes de protéines pour ces gènes et avons observé leur fonctionnement musculaire, leur capacité d’apprentissage et leur comportement. Nous avons appris trois choses fondamentales:
1) Trop d’acétylcholine ou une dégradation trop rapide de l’acétylcholine peut provoquer une détérioration cognitive, ce qui intensifie les réactions d’anxiété et peut aussi les renforcer, créant un cercle vicieux;
2) Les souris ayant une dégradation excessive d’acétylcholine souffrent d’inflammation constante, ce qui démontre la puissance de la communication entre cerveau et corps en notre système immunitaire et montre que pour les personnes porteuses de petits changements hérités dans ces gènes ont un risque accru vis à vis des maladies de Parkinson et d’Alzheimer;
3) Différents produits issus de ces gènes peuvent soit augmenter la progression des maladies d’Alzheimer et de Parkinson soit aider à se protéger contre elles ; ils déterminent également les perspectives de survie et de récupération après un AVC ischémique. Mesurer ces changements par un simple test sanguin peut permettre de prédire les perspectives de récupération et les risques de contracter un trouble post-traumatique dû au stress.
Il y a une accélération des nouvelles découvertes dans les pathologies liées au stress. Tout récemment, nous avons développé un médicament à base de synthèse d’ADN pour le traitement de patients atteints de maladies inflammatoires de l’intestin. Grâce à une subvention de 5 millions de dollars du M. Leona Helmsley et Harry B. Charitable Trust, nous espérons que des développements dans cette direction nous aideront à découvrir des traitements pour les maladies neurodégénératives et d’autres pathologies malheureusement trop répandues aujourd’hui.
Les scientifiques de l’Université de Jérusalem ont-ils réussi à percer les complexités du cerveau autiste ?
Des chercheurs identifient le système génétique perturbé du cerveau autiste.
L’autisme est essentiellement lié à la génétique, mais les efforts menés jusqu’à présent pour identifier les gènes responsables ont eu des résultats mitigés. En effet, l’autisme est influencé par de nombreux gènes différents, or différents gènes sont impliqués pour chaque individu, ce qui rend difficile de trouver un terrain génétique commun entre les patients.
Désormais, les recherches menées à l’Université de Jérusalem ont démontré que malgré ce fait, les différents gènes responsables de l’autisme ont tendance à être impliqués dans des processus spécifiques du cerveau. Ceci permet d’expliquer, d’une part, les similitudes dans les symptômes comportementaux des autistes, mais aussi le large spectre de comportements observés chez les autistes.
La recherche de l’Université de Jérusalem, menée par le Dr Sagiv Shifman et son étudiant doctorant Eyal Ben-David du Département de Génétique à l’Institut Alexander Silberman des Sciences de la Vie, pourrait permettre le diagnostic précoce ainsi que le traitement de l’autisme. L’étude a été récemment publiée dans la revue PLoS Genetics (http://www.plosgenetics.org/doi/pgen.1002556).
Les troubles du spectre autistique sont des syndromes neurologiques caractérisés par des difficultés à sociabiliser, des troubles du langage et des comportements répétitifs. Des études récentes indiquent que l’autisme est beaucoup plus fréquent qu’on ne l’avait supposé, avec un taux de prévalence pouvant atteindre jusqu’à 1% de la population dans certaines régions.
Mutations et variations génétiques de l’autisme
L’objectif principal du projet de l’Université de Jérusalem était de tester l’apport de rares mutations génétiques, ainsi que les variations génétiques communes à une population, et de voir si ces différents types de facteurs de risque génétiques sont liés. Au lieu de tester des gènes individuels, les chercheurs ont choisi d’étudier un ensemble de gènes, dans une tentative de comprendre les cheminements généraux impliqués dans l’autisme.
Ainsi, les scientifiques ont construit un réseau basé sur le modèle d’expression de gènes entre différentes régions du cerveau. Cela leur a permis de découvrir des groupes de gènes ayant une fonction partagée dans le cerveau. Ensuite, sur la base de données génétiques provenant d’enfants autistes issus de milliers de familles, les chercheurs ont étudié la contribution des différents groupes de gènes à l’autisme.
Résultats du projet
À leur grande surprise, ils ont découvert – en regardant les mutations trouvées dans l’autisme ainsi que les milliers de variantes génétiques communes les plus fréquemment observées chez les autistes – que ces mutations et variations sont situées dans des groupes fonctionnels spécifiques.
Lorsque l’on étudie les familles dont seul un membre est touché par l’autisme (cas sporadiques), et les familles au sein desquelles plus d’une personne est touchée (cas multiplex), dans les deux cas, les mêmes variantes ont été observées. Ces groupes de gènes sont très actifs dans la première année de vie, et sont impliqués dans les processus d’apprentissage, la mémoire et la perception sensorielle.
Les scientifiques de l’Université de Jérusalem pensent que leurs travaux pourraient à l’avenir ouvrir la voie à des analyses génétiques de grande échelle qui permettront un diagnostic précoce de l’autisme. En outre, les résultats de leur étude donnent l’espoir qu’en se concentrant sur des groupes spécifiques de gènes, il sera un jour possible de concevoir des médicaments qui pourront soulager les symptômes des autistes aux origines génétiques variées.
Les recherches dirigées par le Professeur Léon Deouell permettent de distinguer les rôles de la conscience et du subconscient dans le traitement de l’information
Qu’est-ce qui distingue le traitement conscient de l’information du traitement inconscient? La conscience a-t-elle un rôle dans le traitement de l’information, ou est-elle seulement un sous-produit comme la vapeur de la cheminée d’une locomotive, qui est importante mais sans rôle fonctionnel ?
Ces questions, qui ont longtemps intrigué les psychologues, les philosophes et les neurobiologistes, ont été récemment abordées dans une étude réalisée par des chercheurs de l’Université de Jérusalem et publiée dans la revue Psychological Science.
Images normales et inhabituelles pour tester l’inconscient
L’étude a été dirigée par le Professeur Léon Deouell du Centre Edmond et Lily Safra pour le cerveau (ELSC) de l’Université de Jérusalem et du Département de Psychologie et le Professeur Dominique Lamy du Département de Psychologie de l’Université de Tel-Aviv ; les travaux de recherche ont été menés par des étudiants Liad Mudirk, étudiant à l’Université de Tel-Aviv en collaboration avec Breska Assaf, étudiant à l’Université de Jérusalem.
Nous ne sommes pas conscients de la plupart des entrées arrivant à nos systèmes sensoriels. Cependant, subjectivement, la prise de conscience domine notre activité mentale. «Une des théories dominantes en sciences cognitives et en psychologie postule qu’une partie de l’information perçue sans prise de conscience peut être traitée dans une certaine mesure», explique le Professeur Deouell. « Cependant, lier les différentes parties d’une entrée complexe en quelque chose de significatif et cohérent nécessite la prise de conscience ».
Pour tester cette théorie, l’équipe de recherche a mené une étude dans laquelle ils présentent aux participants des photos de scènes naturelles, montrant une action humaine, comme une image de joueurs de basket sautant pour atteindre un ballon.
Puis on montre aux participants les mêmes scènes dans lesquelles l’objet central est remplacé par un autre objet peu probable. Par exemple le ballon de basket a été remplacé par une pastèque.
Les participants ont vu les images à travers un stéréoscope à miroir, dispositif simple permettant de présenter les images à un seul œil. Simultanément, l’autre œil a reçu des motifs colorés scintillant rapidement et attirant de ce fait l’attention ; cela afin que les participants ne soient pas conscients pendant plusieurs secondes de ce qui était présenté à leur autre œil. Les chercheurs ont ainsi mesuré le temps nécessaire pour que des scènes normales ou inhabituelles l’emportent sur les motifs scintillants et arrivent à la conscience.
Résultats de l’étude
« Nous avons constaté que les participants ont pris conscience des scènes inhabituelles plus rapidement que des scènes habituelles », commente L. Deouell. « La conclusion est que, avant même que les participants soient conscients de l’existence de l’image, les relations sémantiques entre les parties de la scène ont été interprétées ».
L’étude montre que, à contrario de théories précédentes, l’intégration peut se réaliser sans prise de conscience. Quand et pourquoi alors avons-nous besoin de la prise de conscience?
Les résultats de cette recherche suggèrent que lorsque les résultats de l’intégration entre les différentes parties de la stimulation sont incompatibles avec les attentes ou les connaissances antérieures, la conscience est nécessaire afin de rendre compte de l’énigme. Ainsi, l’étude élargit le domaine des processus inconscients, mais montre que la conscience n’est pas un luxe : elle nous permet de faire face aux situations nouvelles et inattendues.