ULB Neuroscience Institute

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LE CONTEXTE : UN DEFI CROISSANT

Organe mystérieux et fascinant, le cerveau est probablement l’objet le plus complexe que nous connaissons. Il gouverne nos actes et détermine tant la conscience que nous avons du monde que de nous-mêmes.

Comprendre les multiples fonctions qu’il assure à l’état normal est indispensable à la recherche de moyens thérapeutiques pour les maladies du système nerveux.

Ces maladies du cerveau touchent 2,9 millions de personnes en Belgique et constituent un défi majeur pour la société. Elles affligent les plus âgés de lourds handicaps, perturbent le développement et l’apprentissage des enfants et adolescents, et entravent une vie indépendante et intégrée dans la société.

Le tribut payé à ces affections dépasse ainsi de très loin le seul coût de leur prise en charge médicale : en Belgique, le coût total des maladies neurologiques ou psychiatriques, dont les plus fréquentes sont la maladie d’Alzheimer, la migraine, les addictions, la dépression, l’épilepsie et la maladie de Parkinson, est estimé à 10,6 milliards d’euros par an. En Europe, elles engendrent 35% des dépenses attribuées à l’ensemble des pathologies.

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LE PROJET : UN INDISPENSABLE REGROUPEMENT DES CHERCHEURS EN NEUROSCIENCES

Face aux difficultés à détecter les symptômes précoces des maladies cérébrales et à l’insuffisance des moyens thérapeutiques actuels, un effort massif est indispensable pour diagnostiquer et traiter ces maladies. L’ULB fait le choix d’une approche novatrice: associer sciences humaines et sciences exactes, sciences cliniques et fondamentales, dans une perspective résolument interdisciplinaire visant à intégrer tous ces axes de recherche au sein du ULB Neuroscience Institute — de la génétique à la psychologie, de la neurobiologie à la neurologie. Encore absentes en Belgique, des initiatives isolées de ce type se développent au sein des institutions scientifiques les plus prestigieuses au monde, par exemple le Picower Institute du MIT aux Etats-Unis ou le Brain and Mind Institute de l’Ecole Polytechnique à Lausanne.

LES ATOUTS DE L’ULB : UNE TRADITION D’EXCELLENCE EN NEUROSCIENCES

  • Depuis de nombreuses années l’ULB entretient une tradition d’excellence dans divers domaines des neurosciences.
  • Ses chercheurs sont à l’origine de grandes découvertes.
  • Les Neurosciences sont étudiées au sein de plusieurs facultés : médecine, sciences de la motricité, sciences, psychologie ; et d’un hôpital académique : Erasme
  • L’ULB dispose d’un ensemble unique de techniques et d’outils d’exploration du cerveau: imagerie par résonance magnétique, magnétoencéphalographie, microscopie multiphotonique, gamma knife, pour n’en citer que quelques-uns.

 

 

LES GRANDES DECOUVERTES ULB RECENTES

  • 1995: nouvelles méthodes d’analyse des processus de reconnaissance de la parole
  • 1996: identification d’un premier gène responsable de neurodégénérescence chez l’homme
  • 1999: découverte du rôle clé du récepteur au cannabis dans la fonction cérébrale
  • 2001: mise en évidence des liens entre l’apprentissage et la conscience
  • 2004: nouveaux traitements des tumeurs cérébrales grâce au guidage par neuroimagerie
  • 2008: génération de cortex cérébral à partir de cellules souches
  • 2009: identification de circuits neuronaux impliqués dans la dépendance aux drogues
  • 2009: bases neurales des variations interindividuelles de performance au cours de la journée
  • 2012: identification de BCL6 comme facteur-clé de la différenciation des cellules nerveuses du cortex cérébral.
  • 2013:  greffe sur des cerveaux de souris de neurones humains générés à partir de cellules souches pluripotentes
  • 2015: proof of concept – remplacement de cellules mortes dans des cerveaux de souris par des neurones générés à partir de cellules souches pluripotentes et rétablissement de leur fonction perdue.

LE PROJET DE LULB UNE INDISPENSABLE FEDERATION DES NEUROSCIENCES POUR UNE APPROCHE MULTIDISCIPLINAIRE DE LA COMPLEXITE DU CERVEAU

L’organisation et la fonction cérébrale reposent sur de multiples niveaux de complexité interagissant les uns avec les autres: des gènes aux neurones, des neurones aux réseaux neuronaux, et des réseaux neuronaux aux sensations, aux comportements, et à la conscience. Ces interactions entre différents échelons neuraux sont à la base du fonctionnement cérébral, mais elles restent très mal connues. Pour cette raison, malgré les progrès des neurosciences des vingt dernières années, notre connaissance du cerveau et de ses maladies reste très fragmentaire par rapport, par exemple, à nos connaissances du système immunitaire et des infections, ou même du cancer.

En effet, pour vraiment comprendre le cerveau et traiter ses maladies efficacement, il faut découvrir les mécanismes par lesquels ses différents niveaux de complexité sont interconnectés, et ainsi révéler la chaîne précise qui relie les niveaux microscopiques des molécules et des cellules aux niveaux supérieurs de l’esprit et la conscience. En corollaire, la découverte de nouveaux traitements des maladies du système nerveux nécessite une approche multidisciplinaire, prenant en compte toutes les dimensions de la complexité cérébrale, afin de développer les outils diagnostiques et les traitements efficaces qui manquent cruellement a l’heure actuelle.

Face à ce constat, l’ULB fait le choix d’une approche novatrice: associer le meilleur des sciences humaines et sciences exactes, sciences cliniques et fondamentales, dans une perspective résolument interdisciplinaire visant à intégrer tous ces axes de recherche par la création d’un ULB Neuroscience Institute— de la génétique à la psychologie, de la neurobiologie à la neurologie. Une telle approche constitue une première en Belgique, alors que des initiatives isolées de ce type se développent au sein des institutions scientifiques les plus prestigieuses au monde, par exemple le Picower Institute du MIT aux Etats-Unis ou le Brain and Mind Institute de l’Ecole Polytechnique à Lausanne.

Cette approche intégrée se base sur un précepte classique des découvertes scientifiques : « to see what nobody had seen, by looking at what everyone is looking at ». L’idée centrale est de regrouper les chercheurs, techniques et concepts, et d’aborder des problèmes complexes et importants par des angles multiples, afin que les chercheurs de chaque discipline de neurosciences puissent “voir” le même problème sous un angle nouveau. Ainsi par exemple, comment la mutation d’un seul gène, souvent exprimé dans de nombreuses cellules du corps même en dehors du cerveau, peut-il entraîner un trouble spécifique de nos fonctions cognitives (mémoire, pensée abstraite, langage) comme observé dans de nombreuses maladies neurodégénératives (Alzheimer, Huntington, Parkinson…) ou neurodéveloppementales (autisme, schizophrénie, retards mentaux)? De même, comment développer des médicaments spécifiques, et donc ciblant un nombre restreint de cibles moléculaires, permettant de contrôler des phénomènes globaux de dysfonction du cerveau, comme l’épilepsie, la dépression ou la démence? De telles questions, qui sont à la base même de notre compréhension des maladies neurologiques et de leurs traitements futurs, sont aujourd’hui sans réponses. Pour les résoudre, il faut combiner les efforts des chercheurs du plus haut niveau en neurobiologie moléculaire et cellulaire d’une part, et de neurosciences cliniques et cognitives d’autre part.

LULB Neuroscience Institute sera ainsi le terreau de découvertes et de solutions innovantes en jetant des nouveaux ponts entre les grandes approches d’étude du cerveau: c’est en développant les interactions conceptuelles et technologiques entre neurobiologistes d’horizons très différents (depuis des neurogénéticiens jusqu’à des neuropsychologues, en passant par les neurocliniciens et les neurobiologistes cellulaires), que de nouveaux mécanismes, de nouveaux concepts, et de nouveaux traitements seront découverts, permettant à terme de mieux soigner les patients atteints de maladies neurologiques. Il se centrera sur deux grandes classes de maladies, frappant soit les plus jeunes soit les plus âgés dans nos sociétés: les troubles de l’apprentissage et les neurodégénérescences.

NOTRE OBJECTIF : L’EXCELLENCE ET LE LEADERSHIP

Notre objectif est d’étudier le cerveau sain et ses maladies dans sa globalité, grâce à la fécondation croisée des sciences cognitives, cliniques, cellulaires et moléculaires, et aux techniques d’observation et d’expérimentation de pointe adaptées aux différents niveaux de la complexité cérébrale. Le projet de l’ULB Neuroscience Institute a pour objectifs de:

  • Générer une masse critique en ressources humaines et technologiques
  • Etablir de nouvelles synergies entre chercheurs d’horizons différents
  • Développer une approche intégrée pour découvrir de nouveaux mécanismes et de nouveaux traitements

LES GRANDS PRIX ULB

  • Prix quinquennal du FNRS sciences humaines: P. Bertelson (1996)
  • Prix Francqui sciences biologiques et médicales: M. Parmentier (1999)
  • Prix quinquennal du FNRS sciences biomédicales cliniques: J. Brotchi (2000)
  • Prix Fonds International Wernaers pour la Recherche et la Diffusion des Connaissances: R.Kolinsky et J. Morais (2001)
  • Prix Fondation Clerdent pour les maladies neurologiques: P. Vanderhaeghen (2008)
  • Prix Francqui: P. Vanderhaeghen (2011)

LES PROJETS CONCRETS : DES RECHERCHES MULTIDISCIPLINAIRES POUR RESOUDRE LA COMPLEXITE CEREBRALE

La Fondation ULB apportera son soutien à des projets visant à comprendre les grandes problématiques du cerveau et à y apporter des solutions novatrices. Elle entend encourager les approches multidisciplinaires qui seules permettront de mener à bien ces recherches de pointe dont les implications sont cruciales pour de nombreuses maladies neurologiques. Deux grands axes de recherche seront privilégiés: les troubles de l’apprentissage et les maladies neurodégénératives.

  •  Les troubles de l’apprentissage sont présents dans de nombreuses maladies neurologiques de l’enfant et de l’adulte, depuis les retards mentaux jusqu’à certaines formes d’épilepsie et de démence, mais leurs mécanismes restent largement incompris. Dans une perspective multidisciplinaire, les équipes de l’ULB recherchent les altérations génétiques qui sont associées aux troubles de l’apprentissage et du développement des fonctions cognitives, tout en modélisant les mécanismes neuronaux de ces maladies par l’utilisation de cellules souches pluripotentes. Ces mêmes gènes sont étudiés au niveau de l’organisme entier dans des modèles transgéniques animaux, en intégrant études comportementales et analyses de l’activité neuronale. Enfin, la combinaison de la neuroimagerie fonctionnelle et des approches neuropsychologiques chez l’homme offre des opportunités uniques pour élucider les mécanismes cérébraux qui sous-tendent l’apprentissage et ses troubles.

 

  •  De même, la recherche sur les maladies neurodégénératives doit se développer selon plusieurs axes. D’abord, en identifiant les gènes qui prédisposent aux maladies neurodégénératives, en identifiant leurs marqueurs biologiques, et en élucidant leurs mécanismes physiopathologiques dans des modèles cellulaires et animaux. Dans ce cadre, les recherches sur le développement cérébral et la biologie des cellules souches nous permettront de mieux comprendre les phénomènes qui mènent à la dégénérescence, tout en offrant des perspectives d’action pour favoriser la réparation des lésions cérébrales. Le recours aux techniques de neurophysiologie, de neuropsychologie et de neuroimagerie fonctionnelle permettra de déterminer les liens entre pathologies cellulaires et moléculaires et les atteintes des fonctions neurologiques.

 

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LE PROGRAMME DE LA FONDATION EN SCIENCES DU CERVEAU : LE SOUTIEN DE DEUX VOLETS MAJEURS

Le programme que la Fondation ULB entend soutenir comprend deux volets majeurs :

1. La création d’une nouvelle Chaire et d’un nouveau laboratoire

La création d’une chaire spécifique consacrée à l’étude à l’échelle neuronale du fonctionnement global des circuits cérébraux, permettra de faire le pont et créer des synergies entre les équipes travaillant d’une part sur les axes cellulaire-moléculaire et d’autre part sur l’axe cognitif.

Cette chaire visera à attirer un chercheur de renommée internationale à qui sera confiée la direction d’un nouveau laboratoire et d’une nouvelle équipe pluridisciplinaire dans ce domaine.

2. Le recrutement de nouvelles compétences interdisciplinaires au sein des équipes existantes

Le recrutement de personnel scientifique (doctorants et post-doctorants, ingénieurs et technologues) hautement qualifié en neurosciences viendra compléter les profils manquants à l’interface des équipes existantes et leur assurera des moyens compétitifs de collaboration et de fonctionnement.

Budget

Le projet comporte deux volets. Ils représentent un financement annuel de 3 million €/ an sur une période de 5 ans.

Face à l’importance des enjeux financiers et scientifiques, la Fondation ULB s’appuiera sur les compétences d’un comité scientifique international compétent pour évaluer la qualité et la pertinence des projets entrepris.

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Quelques publications

Pyramidal neurons derived from human pluripotent stem cells integrate efficiently into mouse brain circuits in vivoEspuny-Camacho I, Michelsen K, Gall D, Linaro D, Hasche A, Bonnefont J, Bali C, Orduz D, Bilheu A, Herpoel A, Lambert N, Gaspard N, Peron S, Schiffmann S, Giugliano M, Gaillard A, Vanderhaeghen PNEURON, 77, 440-56, 2013
Ephrin-B1 controls the columnar distribution of cortical pyramidal neurons by restricting their tangential migrationDimidschstein J, Passante L, Dufour A, Van Den Ameele J, Tiberi L, Hrechdakian T, Adams r, Klein R, Lie D, Jossin Y, Vanderhaeghen PNEURON, 79, 1123-35, 2013
BCL6 controls neurogenesis through Sirt1-dependent epigenetic repression of selective Notch targetsTiberi L, Van Den Ameele J, Dimidschstein J, Piccirilli J, Gall D, Herpoel A, Bilheu A, Bonnefont J, Iacovino M, Kyba M, Bouschet T, Vanderhaeghen PNATURE NEUROSCIENCE, 15, 1627-35, 2012
An intrinsic mechanism of corticogenesis from embryonic stem cellsGaspard N, Bouschet T, Hourez R, Dimidschstein J, Naeije G, Van Den Ameele J, Espuny-Camacho I, Herpoel A, Passante L, Schiffmann S, Gaillard A, Vanderhaeghen PNATURE, 455, 351-7, 2008
Ephrin signalling controls brain size by regulating apoptosis of neural progenitorsDepaepe V, Suarez-Gonzalez N, Dufour A, Passante L, Gorski J, Jones K, Ledent C, Vanderhaeghen PNATURE, 435, 1244-50, 2005

 

 

Autre

La fiche du projet disponible en PDF ici.