Stratégie scientifique et médicale

L’Institut du Cerveau est un projet pilote novateur et ambitieux qui offre à plus de 700 chercheurs, cliniciens, ingénieurs, techniciens et personnels supports, un cadre unique au monde.
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Les ambitions de l’Institut du Cerveau – ICM

  • Devenir un des premiers instituts en Neurosciences européens (excellence) ;
  • Attirer les meilleurs chercheurs internationaux, en particulier en neurosciences translationnelles (attractivité) ;
  • Contribuer à l’innovation technologique et à ses applications ;
  • Avoir un impact fort sur la prévention et le traitement des maladies du système nerveux ;
  • Constituer un modèle de partenariat public-privé efficient ;
  • Créer un lieu de formation unique, attractif, international et ouvert sur la société.

Comprendre le fonctionnement et le dysfonctionnement du système nerveux est un défi majeur pour la recherche couvert par les Neurosciences. Le système nerveux (plus particulièrement le cerveau) est un système très complexe. Il est composé d’un grand nombre d’entités hétérogènes qui interagissent à différentes échelles d’organisation spatiale (moléculaire, cellulaire, réseaux intercellulaires, organe, organisme, environnement…) et temporelles (de la milliseconde à l’année) pour créer des structures et des comportements collectifs non réductibles au comportement individuel des éléments constitutifs.

La compréhension des mécanismes du cerveau et de ses pathologies nécessite d’avoir la capacité (instrumentale et organisationnelle) d’acquérir les données pertinentes pour chaque niveau d’organisation, de pouvoir les analyser, et de les corréler avec les informations obtenues aux niveaux de complexité inférieurs et supérieurs. Ceci implique de résoudre plusieurs problèmes d’ordre technologique et méthodologique. Les progrès dans l’exploration du fonctionnement/dysfonctionnement du cerveau dépendront donc de la capacité à développer une interaction entre biologistes/cliniciens et les disciplines relevant des sciences de l’ingénieur, de la chimie, de la physique, de l’informatique et des mathématiques. De plus, le taux d’attrition des médicaments des maladies système nerveux est très élevé et une étude du Tuft Center for The Study of Drug Development, à Boston, a récemment montré que d’une part le développement d’un médicament et sa mise sur le marché ont atteint le coût moyen record de 2,8 milliards de dollars, et d’autre part que le temps de développement clinique des médicaments des maladies du système nerveux approuvés était en moyenne 18% plus élevé que pour des molécules développées pour soigner d’autres pathologies.

Enfin, le vieillissement de la population et la prévalence croissante des maladies neurodégénératives ont suscité un investissement massif des pays développés dans la compréhension et la lutte contre les maladies du système nerveux avec des objectifs médicaux qui passent par la prévention, la préemption et la personnalisation.
Pour relever ces challenges, il est indispensable que l’Institut du Cerveau – ICM soutienne des approches créatives, à haut risque et de rupture qui transformeront la recherche sur le système nerveux.

Les atouts de l’Institut du Cerveau – ICM sont nombreux et représentent une opportunité unique. L’Institut réunit en un même lieu une masse critique de cliniciens et de chercheurs talentueux avec une intégration réussie (35% de cliniciens-chercheurs parmi les PIs). L’Institut bénéficie d’une recherche translationnelle efficace et renforcée par le programme IHU et le Centre d’Investigation Clinique. La diversité des acteurs offre une expertise pluridisciplinaire qui répond aux challenges de la compréhension du système nerveux. L’Institut du Cerveau – ICM met à disposition des plateformes très bien équipées qui disposent d’un personnel expert. L’Institut du Cerveau – ICM bénéficie d’un rayonnement international fort, notamment par l’intermédiaire des consortias de recherche auxquels participent ses équipes et d’une visibilité croissante. La présence au sein de l’Institut du Cerveau – ICM de l’incubateur iPEPS permet d’insuffler un esprit entrepreneurial qui diffuse vers les équipes.

Domaines de recherche

L’Institut comporte 25 équipes et est structuré autour de 5 domaines de recherche majeurs.

Neurosciences moléculaires et cellulaires

Les équipes dont les recherches portent sur cette thématique cherchent à déchiffrer l’influence de la génétique, à disséquer la machinerie moléculaire, à établir le rôle des différents types de cellules et à comprendre les interactions complexes cellulaires dans l’état normal ou pathologique. Plus en détail, les principaux objectifs sont les suivants :

  • Déchiffrer comment le système nerveux central génère une diversité cellulaire et comment ces cellules s’interconnectent et interagissent pour former le cerveau et assurer sa santé tout au long de la vie, et comment différents mécanismes physiopathologiques ont un impact sur diverses zones du cerveau à différents âges.
  • Disséquer l’impact des mutations génétiques en utilisant des modèles animaux et humains pour déchiffrer les mécanismes cellulaires et moléculaires qui se produisent dans des conditions normales et pathologiques, notamment le vieillissement, les maladies neurodégénératives, la sclérose en plaques, l’épilepsie, les malformations corticales et les tumeurs cérébrales.
  • Exploiter les approches moléculaires et cellulaires pour explorer et développer de nouvelles thérapies ciblées afin de corriger les réseaux cérébraux endommagés.

 

Neurophysiologie intégrative

Les équipes de ce domaine visent à déterminer comment l’activité neuronale à différentes échelles sous-tend le comportement dans les organismes sains, et à déchiffrer les mécanismes par lesquels l’activité neuronale devient dysfonctionnelle dans les troubles neurologiques tels que l’épilepsie, la maladie de Parkinson (MP) et les troubles obsessionnels compulsifs (TOC).

Les approches partagées par les différentes équipes de l’Institut comprennent l’utilisation de l’imagerie multi-échelle, de l’électrophysiologie et de la modélisation informatique de pointe, dans des modèles animaux et chez l’Homme, pour étudier le traitement sensoriel et le contrôle moteur au niveau synaptique, des microcircuits et des réseaux du cerveau entier.

 

Neurosciences cognitives

L’objectif des équipes de neurosciences cognitives est de mieux comprendre comment les réseaux neuronaux à l’échelle du cerveau entier sous-tendent les processus cognitifs, affectifs, contextuels et motivationnels, et se traduisent par le comportement. Plus précisément, les équipes combinent des tests comportementaux et des évaluations cliniques avec des méthodes de neurophysiologie et de stimulation cérébrale (EEG, TMS, MEG), l’IRM fonctionnelle et structurelle, et la modélisation mathématique dans des modèles humains et animaux. Elles étudient également comment les mécanismes neuronaux des processus cognitifs, affectifs, contextuels et motivationnels du comportement sont affectés par les troubles de l’humeur, l’apathie, la démence, les troubles de la conscience, les lésions tumorales et vasculaires provoquant l’aphasie, la négligence et le syndrome dysexécutif.

 

Neurosciences cliniques et translationnelle

L’objectif de la recherche clinique et translationnelle est de permettre le développement de marqueurs prédictifs ou de progression et de traitements pour les maladies neurologiques et psychiatriques, depuis l’identification dans des modèles simple en laboratoire jusqu’aux essais cliniques au Centre d’investigation clinique, les équipes iCRIN, en relation avec les équipes cliniques du DMU Neurosciences. Les équipes ont pour objectif de :

  • Fournir des outils innovants pour les évaluations cliniques des symptômes des maladies neurologiques et psychiatriques, des biomarqueurs de diagnostic ou de progression, et de nouvelles thérapies pour les patients. Le domaine englobe la recherche translationnelle du laboratoire au chevet du patient et vice versa.
  • En utilisant les maladies humaines comme modèles pour mieux comprendre la physiologie ou la pathophysiologie du cerveau, les équipes alimentent également la recherche fondamentale de l’Institut par la modélisation des maladies, la cartographie du cerveau, les échantillons biologiques et les lignées cellulaires avec leur contrepartie dans les modèles animaux de maladies neurologiques et psychiatriques.
  • Développer des cohortes bien caractérisées cliniquement et biologiquement (stratifiées) de patients atteints de maladies neurologiques et psychiatriques spécifiques, y compris de maladies rares ; des marqueurs et de techniques de modulation de l’activité cérébrale ; et des outils d’imagerie moléculaire innovants visant à quantifier les mécanismes neurodégénératifs.
  • Développement de thérapies innovantes et de stratégies de dépistage moléculaire.

 

 

Modélisation computationnelle en neurosciences 

Les objectifs principaux des chercheurs dans ce nouveau domaine sont :

  • La modélisation mathématique et computationnelle des mécanismes cérébraux à de multiples échelles allant des processus moléculaires et cellulaires, de la structure intégrée à grande échelle et de sa dynamique (par exemple, les interactions anatomo-fonctionnelles), à la cognition et au comportement.
  • Le développement de méthodes d’exploration des données, y compris la science des réseaux, le traitement du signal et de l’image, l’apprentissage automatique et l’intelligence artificielle, pour l’interprétation et l’analyse des données et pour un meilleur diagnostique et pronostique des maladies neurologiques et psychiatriques ;
  • Le développement de logiciels scientifiques et d’outils d’ingénierie pour des applications en neurosciences.