Des kilomètres d’avancées scientifiques à cartographier le cerveau

Derrière son clavier, le professeur d'informatique Maxime Descoteaux a l’esprit absorbé par les données et les algorithmes. Son sujet d’intérêt, le cerveau, prend des allures de carte routière qui, à destination, contribue à améliorer concrètement le sort de personnes atteintes de maladies neurologiques. 

Qu’ont en commun l’Alzheimer, la sclérose en plaques, les commotions cérébrales et la douleur chronique? Ce sont tous des problèmes neurologiques difficiles à diagnostiquer et à traiter.

« Quand une personne se blesse un membre et a un bleu ou de l’œdème, on soigne le membre avec des anti-inflammatoires, on le traite et le renforce en physiothérapie, on prescrit des exercices, puis la personne prend du mieux, illustre le chercheur. On n’a de tel pour le cerveau. Et les conséquences sont lourdes sur la vie des personnes malades. Par exemple, celles qui souffrent de douleurs chroniques sont nombreuses à demander l'accès à l’aide médicale à mourir… »

L’information circule dans le cerveau à travers un méandre de circuits et de connexions qui s’étire sur 160 000 km, ce qui rend les maladies neurologiques complexes à soigner.

Depuis 2017, le professeur Descoteaux est titulaire la Chaire de recherche en neuroinformatique, laquelle réunit une équipe multidisciplinaire qui travaille à cartographier les voies de communication dans le cerveau. Les recherches fondamentales qu’il dirige donnent lieu à des outils informatiques et mathématiques qui ouvrent la voie à des pistes de solutions médicales.

« Pour chacun des problèmes de santé que nous étudions – sclérose en plaques, Alzheimer, autisme, commotions cérébrales, troubles du sommeil, douleur chronique, TDAH et COVID 19 –, nous tentons de trouver les routes qui se sont détériorées dans le cerveau en comparant les résultats d’imagerie de nombreux patients et patientes. Cela révèle des patterns intelligents, des signatures dans les données, qui nous servent de guides pour mieux comprendre, prévenir ou soigner ces maladies. »

Pour pouvoir réussir ce tour de force, l’accès aux bases de données de santé des centres hospitaliers est essentiel, tout comme un travail étroit avec le corps médical.

Prévenir et traiter l’Alzheimer

Avec son équipe de chercheuses et de chercheurs en informatique, physique, mathématiques, imagerie, neurosciences et médecine, le professeur Descoteaux collabore avec des équipes de la Faculté de médecine et des sciences de la santé et du CIUSSS de l’Estrie – CHUS. Diverses disciplines sont mises à contribution : neurosciences, imagerie biomédicale, gestion de la douleur et pharmacologie.

« On a eu de beaux succès, entre autres avec l’Alzheimer. J’ai pris part à un projet avec le professeur de médecine Stephen Cunnane et une postdoctorante, lesquels ont créé une boisson qui, sous la forme d’un petit yogourt à boire, est consommée en prévention pour protéger le cerveau contre la dégénérescence. Nestlé le commercialise en Europe présentement, et il sera vendu sur nos tablettes bientôt. »

Grâce à la technologie d’imagerie développée par le chercheur et sa chaire, la médecine pourra ainsi juguler des maladies jusqu’ici connues pour être impitoyables.

« Les outils d’imagerie que nous développons sont également utilisés pour la mise au point de médicaments anti-inflammatoires de demain, qui seront capables de traiter les zones du cerveau affectées par la maladie d’Alzheimer. » Trois études cliniques sont présentement menées à Imeka, une entreprise qu’il a créée il y a 10 ans, sans laquelle les nombreuses applications médicales qu’on teste aujourd’hui n’auraient pu voir le jour aussi rapidement.

La sclérose en plaques, une autre maladie neurodégénérative, est également sous la loupe du professeur Descoteaux par l’entremise de deux études menées au Centre de recherche du CHUS.

Mieux dépister le TDAH

Imaginez qu’un médecin puisse établir un diagnostic de trouble déficitaire de l’attention avec hyperactivité (TDAH) chez un enfant à partir du résultat d’une IRM. Vision futuriste? Pas pour très longtemps.

« C’est très dur de bien diagnostiquer le TDAH chez l’enfant, car il y a plein de subtilités, explique le professeur Descoteaux en se basant sur un projet qu’il mène avec la professeure-chercheuse en pédiatrie Larissa Takser. Le diagnostic est basé sur des questionnaires ou des scores cliniques. Grâce à ma technologie, on pourrait avoir des critères objectifs basés sur des images reproduisant le câblage cérébral des enfants atteints, en dressant différents profils de TDAH. »

Les outils d’aide à la décision qui découleront de ces travaux permettront aux médecins de poser des diagnostics de TDAH plus précis.

Protéger le cerveau en cas de COVID-19

La recherche de signatures cérébrales ouvre aussi la porte à des solutions pour traiter les conséquences de la COVID-19 sur le cerveau.

« On a travaillé avec une cohorte de patientes et de patients au Brésil, là où presque toute la population a eu le virus lors de la première vague. On remarque que, même avec une COVID très légère, une inflammation persiste au cerveau. »

Non traitée, cette inflammation peut faire des dommages à long terme. « Un peu comme un athlète qui, sans se fouler la cheville, commence à user son tendon. S’il ne se fait pas traiter, à un moment donné, il va se blesser. »

L’étude, que le professeur Descoteaux espère voir publier prochainement, pourrait donner lieu à des traitements préventifs pour réduire ou traiter cette inflammation.

La prolifique équipe derrière la Chaire de recherche en neuroinformatique est loin d’avoir terminé son odyssée. Dans l’optique de développer la prochaine génération d’outils neuroinformatiques et de servir la recherche sur le médicament, les neurosciences et la médecine de demain, elle se penchera sur l’élaboration de la carte complexe composant les 160 000 km de connexions en insistant notamment sur la découverte de nouveaux chemins.

Et les découvertes continueront à avaler les kilomètres, puisque le financement de la chaire vient d’être renouvelé jusqu’en 2024.

Cette chaire reçoit du financement de La Fondation de l'Université de Sherbrooke et de la Fondation du CHUS.  Les avancées sont aussi le fruit de la générosité et de l’engagement de donatrices et de donateurs.