L'établissement de la cartographie complète des connexions cérébrales constitutives des faisceaux de fibres de matière blanche (le connectome structurel) est essentiel à la compréhension du fonctionnement des réseaux cérébraux et du lien qui relie la structure à la fonction cérébrale. Comparer le connectome cérébral du chimpanzé avec celui de l'Homme permet de comprendre les similitudes et les différences dans l'évolution des primates après la séparation de leur ancêtre commun il y a environ 6 millions d'années. Contrairement aux études conduites chez le macaque, celles menées chez le chimpanzé sont plus rares, centrées généralement sur l'examen du plissement cortical et des noyaux gris centraux et leurs traits communs ou différences par rapport au cerveau humain. Très peu d'études se sont intéressées à la connectivité structurelle du cerveau du chimpanzé, les données d'IRM de diffusion acquises sur cette espèce protégée étant très rares.
Dans ce travail, les chercheurs ont établi un nouvel atlas des faisceaux de matière blanche profonde et superficielle chez les chimpanzés à partir de données d'IRM de diffusion acquises jusqu'en 2012 sur un système d'IRM 3 Tesla par l'équipe américaine de William D. Hopkins chez 39 chimpanzés. Les données ont été traitées à l'aide d'un nouveau pipeline de regroupement des fibres adapté au cerveau du chimpanzé, ce qui a permis aux auteurs de créer deux atlas de la connectivité profonde et superficielle de son cerveau. Ces atlas, en libre accès, fournissent enfin à la communauté scientifique les données de référence qui permettront de comprendre les points communs et les différences de connectivité structurelle entre le cerveau humain et celui du chimpanzé.
Illustration des atlas des faisceaux longs (à gauche) et superficiels (à droite) du cerveau du chimpanzé.
© Cyril Poupon / CEA
Grâce à ces nouveaux atlas, les chercheurs des équipes française et américaine poursuivent actuellement leur collaboration afin de savoir si les différences de connectivités observées entre l'Homme et le chimpanzé sont corrélées aux différences comportementales entre les deux espèces. Ces atlas contribueront in fine à une meilleure compréhension de l'évolution du cerveau des hominidés.
Contact : Cyril Poupon (cyril.poupon@cea.fr)
Ce travail a été mené dans le cadre de la
Chaire Blaise Pascal de l'Université Paris-Saclay, attribuée en 2018 au primatologue américain
William Hopkins (Université du Texas, MD
Anderson Cancer Center, USA). Fruit d'une collaboration fructueuse initiée en 2010, la chaire a été l'occasion de mener plusieurs études comparatives pour identifier les similitudes et différences phylogénétiques entre le cerveau des humains et celui des grands singes. Une attention particulière a été portée
i) sur le plissement cortical en s'appuyant sur les outils d'analyse des IRM anatomiques développés par l'équipe de
Jean-François Mangin et
ii) sur la connectivité structurelle en s'appuyant largement sur les outils d'analyse d'IRM de diffusion développés par l'équipe de
Cyril Poupon.