Avec près de 100 milliards de neurones et 10.000 milliards de synapses par cm2, le cerveau défit la science par sa complexité. Après n’avoir pensé le cerveau qu’avec le leur pendant des siècles, les chercheurs font aujourd’hui appel à de plus en plus de technologies. Les progrès dans les connaissances sont fulgurants. L’I2BM développe des méthodes d’imagerie et des modèles animaux pour voir le cerveau, qu’il soit sain ou malade, en particulier la tomographie par émissions de positons (TEP) et l’imagerie par résonance magnétique (IRM), sous-tendue par le phénomène physique de résonance magnétique nucléaire (RMN).
Julien Valette fait partie des aventuriers des neurosciences au CEA. Ce « technophile » ne s’y prédestinait pourtant pas. « Je m’orientais vers l’industrie, a priori l’aérospatiale », raconte-t-il. Comment expliquer cet atterrissage au CEA ? : « Mon objectif était de m’investir dans un travail qui fasse appel à la pointe de la physique, aux mathématiques et à l’abstraction. » Par ailleurs intéressé par la complexité des méandres du cerveau, il effectue un stage au SHFJ.
« Ce stage, qui consistait à appliquer la RMN à l’étude du métabolisme du cerveau, a réveillé quelque chose en moi, confie-t-il. J’abandonnais alors la filière industrielle pour me lancer dans une thèse car la spectroscopie RMN réunit toutes les caractéristiques que j’aime, l’aventure de la recherche en plus. »
Ce chercheur, aujourd'hui en charge d’un groupe RMN à MIRCen, estime que le potentiel de cette technique est immense : « On peut sans arrêt innover, changer les paramètres de l’appareil pour l’adapter à ce que l’on souhaite regarder. Suivant la façon dont on prépare l’aimantation, on accède à des phénomènes physique différents : la diffusion, les échanges chimiques, etc. » Ainsi, de façon non invasive dans un organisme vivant et éveillé, la RMN permet de déterminer le nombre, la nature et les propriétés des molécules présentes dans une partie prédéfinie du cerveau.
Les scientifiques utilisent cette technique pour mieux comprendre le développement des maladies neurodégénératives. « Nous avons mis au point une méthode originale pour caractériser la viscosité dans les neurones, un paramètre susceptible de changer lorsque les patients sont atteints de la maladie d’Alzheimer ou de Huntington, explique Julien Valette. Ce changement serait dû à une accumulation de protéines qui ralentissant la diffusion intracellulaire. » Son équipe travaille aussi sur la morphologie des neurones, qui se modifie lorsque les cellules sont en souffrance : « Si nous sommes encore loin de l’application pour le malade, nous souhaitons détecter la « souffrance neuronale » pour, à terme, proposer un diagnostic précoce des maladies neurodégénératives, bien avant l’apparition des symptômes cliniques. » La route est encore longue, mais le développement de dispositifs à hauts champs augmentera la précision et la finesse des résultats et permettra de se rapprocher de ce Graal du diagnostic.