Nicolas Brunel, ancien élève de l’ENS et Professeur à l'université Duke, remporte le prix Swartz de neurosciences.

« Le fonctionnement du cerveau reste très mystérieux. » Nicolas Brunel (Sciences 1986), aujourd’hui professeur à l’université Duke, parle de son sujet avec passion, d’autant plus lorsqu’il s’agit d’explorer l’inconnu. Le cœur de ses recherches ? La plasticité synaptique et ses effets sur la dynamique des réseaux de neurones. « Les réseaux du cerveau sont plastiques et c’est cela qui nous permet d’apprendre et de stocker des informations en mémoire », explique-t-il. Il s’agit pragmatiquement de la capacité qu’ont les synapses (zone de contact fonctionnel entre deux neurones) à augmenter ou diminuer leur efficacité dans la transmission du signal électrique : « J’essaye de comprendre comment les synapses évoluent avec le temps et comment elles sont influencées par l’activité des neurones pré- et postsynaptiques, détaille le professeur. Nous construisons des modèles mathématiques pour décrire cette évolution. J’ai plus particulièrement travaillé sur un modèle dans lequel la force synaptique dépend de la concentration du calcium au niveau postsynaptique, Ce modèle permet de reproduire un grand nombre d'observations expérimentales sur la plasticité synaptique. »

Le cerveau, terra incognita

Le cerveau humain est un réseau composé de dizaines de milliards de neurones connectés par des dizaines de trillions de synapses. Pendant longtemps, les scientifiques n’ont pu observer l'activité que d’un seul neurone à la fois dans le cerveau d'un animal éveillé. « Ces dernières années, il y a eu un progrès phénoménal dans les méthodes expérimentales qui nous permettent maintenant d’observer des milliers de neurones simultanément. Malgré ces progrès, nous ne comprenons encore que très peu de choses du cerveau. » D’ailleurs, une question fondamentale demeure : comment l’activité de réseaux de neurones contrôle le comportement ? Et l’enjeu est d’importance, comme le rappelle Nicolas Brunel : « Les maladies neurologiques qui affectent la mémoire sont actuellement incurables. Tout progrès dans la compréhension des mécanismes sous-jacents pourrait avoir des conséquences thérapeutiques à long terme. C’est évidemment une motivation très importante. » Une motivation et une ténacité récompensées par ce prix « Je ne m’y attendais pas du tout ! Depuis plusieurs années, je suis proposé pour ce prix par le directeur de mon département, Stephen Lisberger, mais j’avoue que cela m’était sorti de la tête. » Le cerveau n’est, en tout cas, pas dénué de questions importantes à résoudre et Nicolas Brunel pourra donc continuer à travailler dans ce domaine pendant de longues années.