Le Conseil européen de la recherche (ERC) a sélectionné le projet UNFOLD (Unfolding the dynamic interaction between mechanical and molecular processes in brain folding), comme l'un des 37 bénéficiaires du programme Synergy Grants 2023. Ce projet de recherche fondamentale, auquel participe l’équipe de Laurent Nguyen de l’Université de Liège, sera financé à hauteur de 10 millions d’euros pour aborder la question des mécanismes du repliement du cortex cérébral sous tous ses angles, avec un intérêt particulier pour la compréhension de sa complexité dans le but de mieux comprendre le développement et la formation de notre cerveau.
L
es mammifères dotés d'un gros cerveau et de fonctions cognitives supérieures ont un cortex cérébral richement plissé (gyrencéphale). Des anomalies de repliement du cortex chez l’homme mènent à divers handicaps cognitifs. Malgré leur importance pour le diagnostic clinique, les causes et les conséquences du plissement du cortex restent mal comprises. Alors qu'on a longtemps supposé que le repliement du cortex résultait d'un volume limité de la boîte crânienne, il s’avère qu’il s’agit en fait d'un processus de développement intrinsèque au cortex. Le pliage du cortex nécessite la participation de plusieurs types de cellules progénitrices et du processus de migration cellulaire, contrôlés par des programmes génétiques complexes de développement. Les propriétés mécaniques du tissu cérébral embryonnaire jouent un rôle central dans son pliage.
« Avec le projet UNFOLD, nous émettons l'hypothèse que le plissement du cortex émerge d'une interaction dynamique entre des processus mécaniques et moléculaires et que, loin d'être un épiphénomène, il a des conséquences majeures sur l'architecture et la fonction du cerveau, explique Laurent Nguyen, Directeur de recherche du FNRS et nouveau directeur scientifique du GIGA de l’ULiège. Grâce à ce financement de l’ERC, nous allons pouvoir tester cette hypothèse en y intégrant la génomique, la biologie cellulaire, la mécanique du développement cérébral et la modélisation informatique. » L’équipe interdisciplinaire composée de chercheurs de l'Institut de neurosciences de l'Université Miguel Hernández d'Elche (UMH), de l'Université d'Erlangen-Nuremberg (Allemagne) de l'Université de Liège (Belgique) et de l'Institut Pasteur (France) appliquera des approches in vitro, in vivo et in silico aux tissus cérébraux de modèles animaux stratégiquement sélectionnés. « Nous étudierons les effets des perturbations génétiques des processus biologiques cellulaires sur la mécanique des tissus et inversement, afin d'identifier les mécanismes clés conduisant au repliement du cortex et d'élucider leurs interactions dynamiques. Ensuite, nous testerons l'universalité de ces mécanismes en induisant des plis chez des espèces dont le cerveau est lisse (lissencéphale).» Les résultats des expériences seront intégrés dans un modèle informatique global que les chercheurs utiliseront pour trouver des réponses.
L’équipe du projet UNFOLD tentera de décrypter les conséquences du repliement du cortex sur la fonction des circuits neuronaux et le comportement animal. Le projet intègre des concepts actuels opposés sur le repliement du cortex en adoptant une perspective interdisciplinaire et multi-échelle. L'élucidation des interactions dynamiques entre les événements moléculaires, cellulaires et mécaniques au cours du développement fournira des informations sans précédent sur les déterminants de l'anatomie corticale et de l'organisation du cerveau. Cet ambitieux projet de recherches qui fait le lien entre les sciences physiques et les sciences de la vie, permettra de mieux comprendre le développement normal et pathologique du cerveau, ouvrant ainsi la voie à un nouveau domaine de recherche, la neurobiologie intégrée, avec des applications potentielles dans la médecine moderne.
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Le projet UNFOLD sera coordonné par Victor Borrel directeur de Laboratoire Neurogenesis and Cortical expansion au sein de l’Institut des Neurosciences (Universitas Miguel Hernandez /CSIC) qui mène des recherches fondamentales sur le développement embryonnaire du cerveau et, en particulier, sur sa croissance et son repli. Kristian Franze, directeur de l'Institut de physique médicale et d'ingénierie des microtissus de l'Université d'Erlangen-Nuremberg et du Max-Planck-Zentrum für Physik und Medizin (Allemagne),est un chercheur pionnier dans le domaine de la mécanobiologie cérébral; Laurent Nguyen, l'un des chercheurs les plus accrédités en Europe dans le domaine du développement du cerveau, est Directeur scientifique du centre GIGA de l'université de Liège (Belgique) ; et Roberto Toro, leader mondial dans le développement de modèles mathématiques du pliage du cerveau et directeur de l'unité de neuroanatomie appliquée et théorique de l'Institut Pasteur (France).
Les ERC Synergy Grant rassemblent de deux à quatre institutions de recherche travaillant ensemble et apportant des compétences et des ressources différentes pour s'attaquer à des problèmes de recherche ambitieux. Dans le cadre de cet appel, la priorité a été donnée à des questions de recherche ambitieuses qui ne peuvent être résolues que par le travail coordonné de plusieurs laboratoires. Les 37 groupes de recherche ont été sélectionnés parmi les 395 projets soumis et se partageront 359 millions d'euros afin s'attaquer à certains des problèmes de recherche les plus redoutables au monde, dans toute une série de disciplines scientifiques. Le financement aide des groupes de chercheurs exceptionnels à mettre en commun leurs compétences, leurs connaissances et leurs ressources pour repousser les limites de nos connaissances.
En savoir plus sur les ERC Synergy Grants
Le GIGA est un centre de recherche biomédical de l’Université de Liège. Son objectif est de développer la recherche et d’avoir un réel impact sur la santé. Ses grands domaines de recherche sont : cancer, neurosciences, infection, immunité et inflammation et maladies cardiovasculaires. Il est structuré sous la forme de 10 unités de recherche thématiques qui totalisent plus de 600 personnes issues de 6 Facultés différentes (Médecine, Sciences, Sciences Appliquées, Médecine Vétérinaire, Agro Biotech, Psychologie) et représentant une quarantaine de nationalités. Cette interdisciplinarité et les interactions qu’elle engendre est une des principales forces du GIGA. Le centre de recherche est directement situé au sein même du CHU de Liège et est ainsi le seul centre de recherche en Communauté Française de Belgique à être étroitement associé à un hôpital universitaire, ce qui entretient des liens constants entre la recherche fondamentale et la clinique. La collaboration étroite depuis plusieurs années avec les cliniciens du CHU a permis le développement d'une recherche translationnelle performante.
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