​​A l'heure actuelle, seule des méthodes d'imagerie post mortem, comme l'histologie effectuée sur coupes, permettent de caractériser la morphologie des cellules du cerveau. Or, la morphologie des neurones et astrocytes est susceptible d'être altérée au cours de certaines affections, en particulier les maladies neurodégénératives. Il serait donc extrêmement pertinent de disposer d'une méthode d'imagerie non-invasive permettant d'accéder à ces caractéristiques morphologiques. Malheureusement, la finesse de la structure de ces cellules, ainsi que leur extrême imbrication, les placent bien en dessous de la résolution de toutes les techniques d'imagerie in vivo.

Une équipe du CEA-I2BM (MIRCen) a développé, dans le cadre d'un projet financé par le Conseil Européen de la Recherche (ERC), une stratégie pour quantifier certaines caractéristiques morphologiques des neurones et astrocytes. Cette méthode indirecte est basée sur la mesure, par des approches o riginales de spectroscopie par résonance magnétique in vivo, de la diffusion de molécules naturellement et spécifiquement présentes à l'intérieur des cellules, afin de « sentir » de l'intérieur la structure cellulaire contraignant la diffusion de ces molécules. Les données de diffusion sont ensuite modélisées, par simulations numériques dans des « cellules virtuelles » effectuées massivement sur processeur graphique, pour en extraire la complexité et la taille des cellules dans le volume cérébral étudié. La stratégie proposée, bien que nécessitant encore des étapes de validation, laisse ainsi entrevoir la possibilité de mesurer de manière non-invasive la morphologie des cellules du cerveau.​

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​ En haut : La diffusion des molécules intracellulaires est mesurée dans un volume cérébral (ici, dans la boîte représentée en vert dans le cerveau de primate) par spectroscopie par résonance magnétique in vivo. En bas : En modélisant la diffusion de ces molécules par simulations numériques, des « cellules virtuelles » peuvent être reconstruites, dont les caractéristiques morphologiques moyennes dépendent de la diffusion intracellulaire mesurée (ici, cellules reconstruites à partir de la diffusion de la créatine, notée tCr sur le spectre).