Des chercheurs de l'Institut du Cerveau et du CHU Sainte-Justine de Montréal révèlent pour la première fois les étapes clés de la construction vasculaire du cerveau, de la naissance à l'âge adulte. Grâce à un atlas numérique 3D baptisé Lambada, ils montrent que cette vascularisation ne progresse pas de manière continue, mais se caractérise par trois phases distinctes, intimement liées à la maturation des circuits neuronaux. Ces résultats sont publiés dans Cell.
À la naissance, le cerveau est loin d'être achevé. Les connexions neuronales se construisent à toute vitesse durant les premières semaines de vie, et les vaisseaux sanguins, chargés de fournir oxygène et nutriments aux cellules nerveuses, suivent le même rythme de développement. Pourtant, jusqu’ici, personne n’avait décrit comment, jour après jour, les vaisseaux sanguins s’organisent et s’adaptent aux besoins des neurones – à l’échelle du cerveau entier.
« L’architecture des connexions neuronales et du réseau vasculaire, une fois achevée, sera en grande partie conservée à l’âge adulte », explique Nicolas Renier (Inserm), responsable du Plastic Lab à l’Institut du Cerveau. « Or, de nombreuses maladies neurologiques – qu'il s'agisse de troubles du neurodéveloppement comme l'autisme, de maladies vasculaires cérébrales, ou même de certaines formes d'épilepsie – sont souvent associées à des perturbations subtiles de la construction neurovasculaire. Pour comprendre la genèse de ces maladies, il est indispensable de connaître ce qui constitue un développement normal. Cette référence n’existait pas. »
La souris, un modèle précieux pour observer le développement vasculaire
Pour combler ce manque, une équipe internationale, coordonnée par Nicolas Renier à l’Institut du Cerveau et Alexandre Dubrac au CHU Sainte-Justine, a entrepris de cartographier l'intégralité du développement vasculaire du cerveau de la souris, de la naissance à l'âge adulte. Un choix de modèle qui n’a rien d’anodin.
« Le cerveau de la souris est très immature à la naissance et se rapproche, par certains aspects, de celui du fœtus. Les deux premières semaines de développement postnatal chez l’animal nous permettent ainsi de modéliser le dernier trimestre de développement chez l’humain », précise Sophie Skriabine, co-première autrice de l’étude et chercheuse à l’University College London.
« Les semaines suivantes nous ouvrent une fenêtre sur les mécanismes de la vascularisation cérébrale, depuis les derniers instants de la vie fœtale jusqu’à l’adolescence. En trois semaines, nous observons l’équivalent d’une quinzaine d’années de développement chez l’humain », ajoute Elisa de Launoit, co-première autrice de l’étude et postdoctorante au Francis Crick Institute.
Lambada : une mine d’or pour la recherche
Pour construire leur atlas, les chercheurs ont utilisé des cerveaux de souriceaux rendus transparents grâce à une technique chimique appelée iDISCO+. Ils ont ensuite utilisé la microscopie à feuille de lumière – un procédé qui balaie les tissus avec un fin faisceau laser – pour imager les vaisseaux dans les moindres recoins du cerveau, à l’échelle du capillaire sanguin.
Au total, l’équipe a réalisé plus de 50 reconstructions vasculaires complètes à neuf stades de développement différents, de J3 (trois jours après la naissance) à J60 (l'équivalent d'un jeune adulte).
Cartographier tout le cerveau à haute résolution sur une série temporelle aussi fine a constitué un vrai défi technologique, qui nous a occupés pendant six ans. Chez la souris, le réseau vasculaire cérébral mesure 40 mètres à la naissance, et atteint 300 mètres à l’adolescence.
Ces images tridimensionnelles ont ensuite été croisées avec des données de transcriptomique spatiale, une technique permettant de mesurer l'activité de milliers de gènes directement dans les tissus. L’atlas ainsi constitué, Lambada (Lightsheet-Aligned Mouse Brain Annotated Developmental Atlas) est librement accessible en ligne. Il offre aux équipes de recherche du monde entier la possibilité d’explorer le cerveau en développement en 3D, avec toutes les données moléculaires et anatomiques associées.
Une symphonie en trois mouvements
Les résultats de l’étude bousculent la conception traditionnelle du développement vasculaire cérébral : celui-ci ne progresse pas de façon uniforme, mais se déroule en trois étapes bien distinctes.
Phase 1 – Expansion uniforme (naissance à J7). Durant la première semaine de la vie, les vaisseaux sanguins croissent de manière homogène, proportionnellement à l’augmentation du volume cérébral et à ses besoins énergétiques – comme un échafaudage qui grandirait en même temps que le bâtiment en construction. VEGF-A, principal facteur de croissance vasculaire, joue alors un rôle central.
Phase 2 – Spécialisation régionale (J7 à J21). À partir du septième jour, les vaisseaux commencent à se différencier selon les régions du cerveau, soutenant la formation des synapses et l’émergence des fonctions cérébrales. Cette période correspond aux premières expériences sensorielles du souriceau : les yeux s’ouvrent, les vibrisses croissent et deviennent sensibles, les oreilles deviennent réceptives aux sons.
« Au tout début du développement cérébral, les neurones s’activent selon des vagues spontanées qui ne portent pas d’informations sur le monde extérieur. Plus tard, on observe des activations structurées, liées à ce que l'animal perçoit de son environnement », souligne Nicolas Renier. « Nos données indiquent que cette transition entre activité cérébrale immature et activité cérébrale guidée par les expériences sensorielles coïncide avec le passage de la phase 1 à la phase 2 sur le plan vasculaire. »
Phase 3 – Stabilisation (J21 à l'âge adulte). Le réseau se consolide : les branches vasculaires inutilisées sont éliminées, les artères arrivent à maturité, et l'architecture définitive du cerveau adulte se met en place. Les astrocytes – ces cellules gliales qui enveloppent les vaisseaux sanguins – semblent alors jouer un rôle de « frein » afin d’empêcher une croissance excessive du réseau, contribuant ainsi à la maturation de la barrière hémato-encéphalique.
Un dialogue étroit entre neurones et vaisseaux
Après avoir décrit ces trois phases, les chercheurs ont tenté de comprendre l’environnement moléculaire auquel elles étaient associées. En croisant les cartes de densité vasculaire avec les profils d'expression génique de chaque région cérébrale, ils ont identifié les molécules qui régissent les liens entre l’activité des neurones et la croissance des vaisseaux sanguins – à chaque étape de développement.
Si le VEGF-A domine la première phase, d'autres acteurs prennent le relais lors de la seconde. L'apeline et Wnt9a, deux molécules associées à l'activité neuronale, semblent guider la densification vasculaire là où les circuits en ont le plus besoin. À l'inverse, la protéine Slit2 et l'angiotensinogène agissent comme des signaux inhibiteurs, prévenant une vascularisation excessive là où elle n'est pas nécessaire.
Ce système conjoint de frein et d’accélérateur est à la source de la diversité des types d’organisations vasculaires du cerveau, et permet de modeler la physionomie des vaisseaux sanguins au fur et à mesure de sa maturation et des expériences de la jeune souris.
Des implications concrètes pour la recherche biomédicale
Au-delà de ces apports fondamentaux, Lambada s’impose déjà comme une ressource pour des équipes de recherche très diverses.
« Nos données sont utilisées par des chercheurs qui travaillent sur le transport d'hormones dans le complexe hypothalamo-hypophysaire pendant la puberté, sur la récupération vasculaire liée au port de prothèses auditives dans la surdité congénitale, ou encore sur les effets du régime alimentaire pendant le développement », indique Nicolas Renier.
À plus long terme, l’équipe entend s’attaquer à une question essentielle : comment des altérations précoces du neurodéveloppement peuvent-elles fragiliser le réseau vasculaire cérébral, et créer, des années plus tard, un terrain propice aux maladies neurodégénératives ?
« Un projet de recherche sur le lien entre la surdité congénitale et le risque de développer une démence est déjà en cours, en collaboration avec l’Institut de l’Audition. Les perspectives de recherche sont immenses ! », conclut le chercheur.
Sources
De Launoit, E., et al. The spatiotemporal dynamics of postnatal vascularization in the mouse brain. Brain. Avril 2026. DOI : 10.1016/j.cell.2026.03.013.
Financement
Cette étude a été financée par le programme “Investissements d’avenir” de l’Agence nationale de la recherche, le Conseil européen de la recherche, Alzheimer Research UK et le Wellcome Leap Delta Tissue program.
Illustration
Le cerveau à la naissance possède un réseau vasculaire rudimentaire, qui se densifie au cours des premières semaines de la vie post-natale. Crédit : Nicolas Renier.
L’équipe "Laboratoire de Plasticité Cérébrale" a pour objectif de développer et d’utiliser une technologie innovante d’imagerie cérébrale en 3D et des outils génétiques afin de :
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