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Un aimant géant pour percer les secrets du cerveau

Publié le par M.Hermassi

 

Un aimant géant pour percer les secrets du cerveau

 

Une première mondiale sera réalisée en France, en 2015, à l'aide d'un aimant hors norme qui permettra d'observer plus finement des amas de neurones chez l'homme.

La semaine du cerveau s'achève ce week-end. Mais comment les neurones s'activent-ils quand on pense? Quand on agit? Quelles sont les premières traces de la maladie d'Alzheimer dans le cerveau? Tels sont quelques uns des mystères qui demeurent. Ils pourraient être percés à l'aide d'un instrument d'IRM (imagerie par résonance magnétique) exceptionnel, qui sera livré en janvier 2015, au CEA (Commissariat à l'énergie atomique), à Saclay (Essonne). Ses performances seront uniques au monde. «J'ai eu l'idée dès l'an 2000 d'un aimant très puissant (11,7 Tesla) qui permettrait d'améliorer la résolution spatiale et temporelle des images. Quand en 2002, nous avions lancé un appel d'offres pour cet équipement, seuls nos collègues du CEA, qui fabriquaient les aimants LHC (Large Hadron Collider) du Cern, ont répondu présents. Finalement, le consortium «Iseult» a été créé entre la France et l'Allemagne, avec d'un côté le CEA et l'entreprise Guerbet, de l'autre l'université de Fribourg et Siemens, en 2005», rappelle Denis Le Bihan, médecin, physicien et fondateur de l'institut NeuroSpin en 2007, à Saclay.

Un aimant de 60 tonnes

«C'est un projet de longue haleine, sur lequel j'ai commencé à travailler il y a dix ans. Vers janvier 2015, nous devrions recevoir l'aimant, assemblé à Belfort dans l'usine d'Alstom, qui sera acheminé par route et péniche par convoi spécial», explique Pierre Védrine, responsable du projet Iseult au CEA. Sa dimension est hors norme. L'appareil pèsera au total 130 tonnes. «L'aimant seul, de 60 tonnes, aura un diamètre interne d'un mètre et extérieur de 4 mètres. La bobine sera composée de plus de 200 km de câbles supraconducteurs», ajoute le chercheur. Pour obtenir un champ magnétique intense, l'utilisation d'un supraconducteur est obligatoire. Il s'agit d'un matériau, en niobium-titane, qui conduit le courant sans aucune résistance quand il est refroidi près du zéro absolu, à 1,8° K (soit - 271 ° C), avec de l'hélium liquide superfluide. Le métal supraconducteur est enfermé dans une gaine en cuivre très pur, en forme de brins qui sont ensuite regroupés et assemblés sous forme de bobine. Des opérations très délicates sur le plan mécanique et physique ; le champ magnétique peut faire disparaître les propriétés supraconductrices du matériau. Alimentée par un courant stabilisé, la bobine pourra créer en son centre un champ magnétique homogène sur l'ensemble de la taille du cerveau. Ce dernier sera étudié à très haute fréquence (500 MHz) au moyen d'antennes spéciales. Il sera ainsi possible d'aimanter les molécules d'eau contenues dans le cerveau, en agissant sur les protons des atomes d'hydrogène. Un moyen d'obtenir, à l'aide d'autres systèmes sophistiqués, une précision nettement améliorée de l'IRM qui serait de l'ordre du dixième de mm, contre 1 mm pour un IRM utilisé en médecine et 0,4 mm pour un autre appareil expérimental à 7 Tesla, déjà installé à Saclay.

De 1000 à 5000 neurones

«La résolution spatiale permettra de séparer des amas de 1000 à 5000 neurones», précise Denis Le Bihan. Une minuscule partie du cerveau. A la naissance, il contient 100 milliards de petites cellules grises. Et chacune peut se connecter avec 10 000 autres à la fin de l'adolescence. Les neurones sont toutefois arrangés de manière différente à la surface du cerveau, selon leur localisation et la fonction cérébrale qui y est associée. Une telle résolution devrait permettre au médecin de vérifier son hypothèse de l'existence d'un «code neural». Ce code serait, selon lui, lié à l'organisation tridimensionnelle des neurones. Une sorte d'écriture, comme les bases A, T, C et G qui composent l'ADN. Mais selon cette comparaison, «nous n'en sommes qu'au moment où des chromosomes ont été identifiés dans le noyau des cellules».

Pour identifier ces amas et accéder à ce «code neural», un moyen serait de mesurer précisément les mouvements de l'eau, qui reflète l'organisation des cellules du cortex cérébral. Cela est rendu possible grâce à l'IRM de diffusion que Denis Le Bihan a mise au point dès 1985. Cette technique est utilisée dans le monde entier depuis près de vingt ans pour le diagnostic en urgence des accidents vasculaires cérébraux. Car la diffusion de l'eau chute dans les neurones en train de mourir. L'IRM de diffusion pourrait aussi montrer les changements survenant dans la forme des neurones quand ils s'activent. Déjà, l'Espagnol Santiago Ramon y Cajal, prix Nobel de médecine en 1906, le supposait. Ce découvreur des neurones les décrivait comme les «mystérieux papillons de l'âme dont les battements d'ailes pourraient peut-être un jour révéler les secrets de la vie mentale». Le nouvel équipement sera utilisé pour «voir» ces mouvements plus précisément. Avant son utilisation chez l'homme, le futur instrument devra d'abord être testé et approuvé par les organismes de certification (Agence nationale de sécurité du médicament, Comité consultatif d'éthique). Outre l'eau, le champ magnétique «permettra aussi d'étudier d'autres éléments importants (ions sodium, neurotransmetteurs, etc.) pour nous aider à percer les mystères de notre cerveau», ajoute Denis Le Bihan

LeFigaro.fr

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