Comment tout a commencé. L'origine de NERF, leader mondial en recherche cérébrale fusionnant biologie et nanotechnologie pour des innovations révolutionnaires.
S'appuyant sur les succès des neurosciences moléculaires du VIB, Jo Bury, directeur du VIB, et Gilbert Declerck, directeur de l'imec, ont réuni les meilleurs experts flamands du VIB et de l'imec pour brainstormer la prochaine grande idée en recherche cérébrale. « Nous les avons enfermés en salle de conférence pour deux sessions de remue-méninges, jusqu'à ce qu'ils proposent quelque chose de vraiment audacieux », plaisante Bury avec un sourire. « Vous ne croiriez pas à quelle vitesse ils en sont ressortis. » Ce jour de 2008 marque les débuts de Neuro Electronics Research Flanders (NERF).
NERF n'est pas né dans un garage, mais le « grand rêve » était bien là. « Tout a commencé il y a 12 ans lors d'une conversation entre Gilbert Declerck, alors directeur de l'imec (institut de micro et nanotechnologies), et moi-même », raconte Jo Bury, directeur général du VIB. « À la tête de centres de recherche stratégiques en Flandre – VIB en sciences de la vie, imec en microélectronique –, nous partagions l'ambition de marier les avancées biologiques aux dernières micro et nanotechnologies. »
Le concept, intrigant mais flou, s'est précisé en identifiant les domaines biologiques les plus impactés par l'électronique.
« Nous avons vite pensé au cerveau et au système nerveux, un réseau complexe de signaux électriques », poursuit Bury. « Les neuroscientifiques du VIB cultivaient déjà des cellules cérébrales en labo. Nous nous sommes demandé si nous pouvions créer de vrais réseaux neuronaux in vitro et mesurer leur activité électrique en temps réel. Nous y étions mordus. »
Les scientifiques du VIB et les ingénieurs de l'imec ont développé des grilles alignées pour cultiver des cellules nerveuses et mesurer leur activité. « C'était impressionnant à voir », ajoute Bury. « Mais trop artificiel pour décrypter le cerveau. Il fallait passer in vivo, sur des animaux vivants, pour étudier de vrais réseaux fonctionnels. La question était : comment ? »
L'équipe VIB/imec a rédigé une vision sur l'électrophysiologie in vivo, analysant les technologies existantes et les travaux des leaders mondiaux. « Nous avons identifié un créneau prometteur : développer des outils micro et nanoélectroniques pour mesurer l'activité cérébrale à haute résolution (milliers de neurones) chez des animaux vivants, lors de comportements spécifiques, afin de comprendre comment les entrées sensorielles (vue, odorat…) se transforment en souvenirs et actions », explique Bury.
« Nous avons d'abord sécurisé 20 millions d'euros de fonds initiaux via imec, KU Leuven, VIB et le gouvernement flamand. Puis, nous avons créé un laboratoire dédié pour attirer les meilleurs talents internationaux », détaille Bury. « Notre premier chercheur principal, Emre Yaksi du MIT, expert du système olfactif du poisson-zèbre, a lancé l'aventure. »
« Des leaders mondiaux ont rejoint notre conseil scientifique international, nous aidant à recruter et orienter NERF », ajoute Bury.
L'équipe multidisciplinaire a étudié les entrées sensorielles (vue, ouïe, odorat…) et leurs réponses à l'échelle réseau, générant souvenirs et réactions.
Cette approche unique alliant neurobiologie et nanotechnologies porte ses fruits. « NERF est incomparable », affirme Sebastian Haesler, directeur actuel. « Nos technologies sont adoptées mondialement par les neuroscientifiques. »
Deux centres VIB complètent l'écosystème : le VIB-UAntwerp Center for Molecular Neurology (génétique des maladies neurodégénératives) et le VIB-KU Leuven Center for Brain Research (mécanismes cellulaires/moléculaires des pathologies).
« NERF est la troisième étape, reliant neurobiologie et nanotechnologie pour décrypter les neurones humains », précise Haesler.
Aujourd'hui, NERF réunit six groupes (environ 60 scientifiques : bioingénieurs, généticiens, neurobiologistes…) dirigés par des experts de Harvard, MIT, FMI, Max Planck. Leurs percées forgent une réputation mondiale.
Le groupe de Karl Farrow a révélé de nouveaux réseaux reliant neurones rétiniens (lumière/obscurité) à ceux du cerveau pour la vision, publié dans Neuron.
Dirigé par Alan Urban, un autre groupe a développé l'imagerie ultrasonore pour mesurer l'activité cérébrale via le flux sanguin, potentiellement utile pour détecter hypoxies ou lésions chez les prématurés.
« La grande nouvelle ? Neuropixels ! », lance Haesler.
Développés par imec, NERF et un consortium international, ces électrodes minuscules (milliers sur une sonde fine comme un cheveu) enregistrent des milliers de neurones simultanément.
« Idéal pour étudier apprentissage, mémoire et maladies cérébrales sur de longues périodes », explique Haesler. « Neuropixels 2.0, trois fois plus petites, mesurent 6 000 sites en parallèle. Utilisées mondialement pour une compréhension inédite du cerveau. »
« Rétrospectivement, NERF est un succès. Mais fusionner cultures biologiques et high-tech a été challengant », se remémore Bury. « Introduire la biologie chez imec n'était pas évident, mais nous avons réussi dans un environnement neuf. Je suis fier de ce parcours. »
Toujours ambitieux, Bury et Haesler visent plus loin : « Mesurer l'activité d'une seule cellule nerveuse à tous ses contacts synaptiques ? Une idée folle, mais tant à découvrir ! » Consultez aussi l'article « De nouvelles incitations favorisent l'apprentissage ».
