Human Brain Project : un projet de recherche européen permet de cartographier le cerveau humain

Le Human Brain Project (HBP), l’une des plus importantes initiatives de recherche jamais soutenues par l’Union européenne, a permis de franchir des étapes importantes dans le domaine des neurosciences en créant un atlas du cerveau humain qui servira aux développements de la médecine et de la technologie.

Selon les chiffres de la Commission, les maladies du cerveau représentent un coût global de 800 milliards d’euros par an pour les budgets de santé.

Une meilleure compréhension du cerveau humain ouvrirait la voie à des traitements innovants pour les 165 millions d’Européens atteints de troubles cérébraux tels que la maladie d’Alzheimer, l’épilepsie, la dépression ou les accidents vasculaires cérébraux, tout en améliorant la prévention et le traitement d’une personne sur trois qui, selon la Commission, « souffrira d’un trouble neurologique et/ou mental à un moment ou à un autre de sa vie ».

Aujourd’hui, plus de 500 chercheurs, 155 institutions et 607 millions d’euros — dont 406 provenant de fonds européens — plus tard, le HBP touche à sa fin. Après une décennie passée à combiner les méthodes de l’informatique, de la neuroinformatique et de l’IA pour comprendre et cartographier le cerveau humain, où en est-on ?

« Si vous demandez à un astronome ou à une personne en astrophysique où ils en sont en termes de cartographie de l’univers, je pense que nous parlons du même type de question », a déclaré à Euractiv Jan Bjaalie, doyen de la recherche et de l’innovation à l’université d’Oslo, chef du Norwegian Neuroinformatics Node et directeur des opérations d’infrastructure à la direction du HBP depuis 2018.

Cela ne veut pas dire que Bjaalie est négatif à ce sujet, bien au contraire. Bien que la cartographie du cerveau soit une tâche « intimidante », la DGPS a fait des progrès significatifs dans les domaines de la science fondamentale, de la médecine et de la technologie.

Des débuts mouvementés

En 2013, la Commission européenne a annoncé l’initiative, l’un des quatre projets phares européens actuels dit « technologies futures et émergentes » (FET), comme étant « la plus grande installation expérimentale au monde pour la modélisation ultra-précise du cerveau humain, l’étude de son fonctionnement et, à terme, la mise au point de traitements personnalisés contre les pathologies neurologiques et apparentées.».

« Cette recherche jette les bases scientifiques et techniques d’un progrès médical susceptible d’améliorer considérablement la qualité de vie de millions d’Européens », a déclaré la Commission, qui avait initialement annoncé que le HBP recevrait un milliard d’euros.

Cependant, un groupe de neuroscientifiques a rapidement envoyé une lettre de protestation à la Commission, affirmant que le projet avait été mal géré et que les plans scientifiques avaient été déviés. Cela a finalement conduit à une réévaluation des objectifs et à un changement de direction en 2015.

M. Bjaalie n’était pas aussi impliqué dans le projet à l’époque, mais il pense que ces changements « ont permis de mettre l’accent sur la construction de l’infrastructure de recherche ».

Création d’un atlas du cerveau

L’une des principales réalisations du projet a été le développement de nouvelles technologies de recherche numérique qui ont permis de créer un atlas du cerveau humain « exceptionnellement détaillé », accessible au public sur une plateforme appelée EBRAINS, a expliqué M. Bjaalie.

« Le cerveau doit être compris à travers des niveaux qui vont des molécules et des connexions entre les éléments du cerveau jusqu’aux grands réseaux et au cerveau entier. Nous devons comprendre chaque niveau, puis relier les niveaux, construire quelque chose qui peut le simuler et voir dans quelle mesure cela se rapproche de ce qui se passe dans le cerveau », a-t-il ajouté, précisant que le HBP avait permis des « progrès significatifs » à cet égard.

Dans l’ensemble, les personnes à l’origine du projet affirment qu’il a permis d’acquérir de nouvelles connaissances, d’établir de nouvelles approches pour le diagnostic et la thérapie des maladies cérébrales et de développer des innovations technologiques.

Par exemple, un tel atlas peut être utilisé en milieu hospitalier, a déclaré M. Bjaalie. Dans les cas de chirurgie de l’épilepsie, une meilleure compréhension du cerveau permet de mieux informer les chirurgiens et d’accroître la précision de l’intervention grâce aux prédictions du moteur de modélisation dynamique du cerveau du HBP, The Virtual Brain (le cerveau virtuel).

Des technologies de pointe

Outre les avancées médicales, M. Bjaalie a souligné comment les travaux peuvent contribuer au développement des technologies informatiques et de l’intelligence artificielle (IA).

« L’IA a commencé à comprendre le fonctionnement des neurones et la manière dont ils sont connectés il y a longtemps. Aujourd’hui, nous pouvons à nouveau informer l’intelligence artificielle », a-t-il déclaré.

L’étude de la consommation d’énergie des ordinateurs en est un exemple. Alors que le cerveau humain a naturellement évolué pour devenir exceptionnellement économe en énergie, les ordinateurs traditionnels n’ont pas suivi le mouvement.

En revanche, les ordinateurs neuromorphiques, conçus pour imiter la structure et le fonctionnement du cerveau, sont remarquablement plus économes en énergie. Dans le cadre du HBP, des ingénieurs et des neuroscientifiques ont collaboré pour mettre au point des systèmes neuromorphiques plus puissants qui réduisent considérablement la consommation d’énergie.

Quelle est la prochaine étape pour la recherche européenne sur le cerveau ?

Maintenant que le HBP est terminé, la Commission a annoncé qu’elle travaillait avec les États membres sur une initiative plus large.

« Les États membres ont demandé davantage de collaboration et de coordination pour la recherche sur la santé cérébrale par le biais d’un partenariat stratégique qui renforcerait certainement la position de l’Europe sur la scène mondiale de la recherche sur le cerveau », ont-ils écrit.

À peu près au même moment que l’initiative HBP, des projets de recherche sur le cerveau ont été lancés aux États-Unis et au Japon, la Chine, l’Australie et la Corée du Sud soutenant également des études approfondies.

M. Bjaalie a déclaré que les conseils de recherche européens et la Commission souhaitaient soutenir davantage la recherche sur le cerveau afin que l’Europe reste compétitive.

« Bien sûr, nous devrons faire beaucoup d’efforts pour mettre l’accent sur la recherche sur le cerveau en Europe. D’autres initiatives voient le jour et nous ne voulons pas nous laisser distancer », a-t-il déclaré.