Le développement du cerveau suit un programme spatio-temporel complexe. Ce processus peut être entravé par des lésions cérébrales pré-, péri- ou post-natales, provoquées entre autres par des accidents cérébrovasculaires, des tumeurs, des infections fœtales ou maternelles, des traumatismes crâniens ainsi que par la prématurité. Ces lésions entrainent des déficits neurologiques sévères de type moteur, sensoriel ou cognitif qui sont à l’origine de troubles du neurodéveloppement.

Cet axe, qui englobe les aspects précliniques de l’IHU ICE, a pour objectif principal la compréhension des mécanismes de la vulnérabilité neurodéveloppementale et la découverte de nouveaux traitements.

Pour atteindre cet objectif, il abordera:

La modélisation du développement du cerveau à l’aide de cellules neuronales dérivées de cellules souches pluripotentes induites, d’organoïdes et de modèles animaux.

La mise en place d’une nouvelle génération de tests génétiques et épigénétiques pour les individus présentant des vulnérabilités neurodéveloppementales en utilisant un ensemble de données génomiques, épigénétiques et phénotypiques.

L’identification des facteurs de risque et de résilience pour les vulnérabilités du neurodéveloppement.

Pascal Dournaud
Valérie Mezger
Stéphane Auvin

La caractéristique de l’enfance est sa fantastique capacité à apprendre. C’est la période de la vie où les apprentissages sont les plus rapides et les plus complexes.

Que ce soit pour apprendre une langue, un instrument de musique, pratiquer un sport, mais aussi pour apprendre de nouveaux concepts, il vaut mieux commencer tôt. Pourquoi ? Parce que le cerveau, cette remarquable machine à apprendre, se développe intensément à cette période de la vie et il est très plastique !

Pendant la première année, où le jeune enfant apprend à marcher, à parler, à reconnaître les membres de sa famille, etc., tous les parents s’aperçoivent des changements de semaine en semaine mais ils ont moins conscience de l’intense activité de pensée de leur bébé: celui-ci regarde, écoute, fait attention, se souvient, devine, prévoit, choisit, espère dès les premières semaines de vie. Ces premiers apprentissages dans la famille sont cruciaux pour la suite car ils servent de socle aux apprentissages ultérieurs à l’école.

C’est pourquoi l’IHU se focalise sur la petite enfance, sur ces premières années si importantes pour comprendre les mécanismes du développement cérébral et cognitif humain, ses similarités et particularités par rapport aux autres animaux, mais aussi sur la diversité des trajectoires de développement. Pourquoi telle ou telle difficulté ? Comment l’expliquer, et surtout comment aider l’enfant, notamment à l’école.

Le grand progrès de ces dernières années est l’arrivée de l’imagerie cérébrale qui permet de voir l’organisation anatomique du cerveau et d’observer comment il réagit à une image, un son, mais aussi comment il s’active quand la personne pense, imagine ou apprend.

Même s’il reste encore beaucoup à découvrir, l’imagerie cérébrale et les nombreux résultats obtenus en psychologie expérimentale ont considérablement modifié les modèles de l’apprentissage et du développement.

L’IHU s’appuiera donc sur la complémentarité entre les équipes de l’hôpital Robert-Debré, le Laboratoire de Psychologie du Développement et de l’Éducation de l’Enfant (LaPsyDÉ) et les laboratoires de recherche de NeuroSpin, réputés pour leur expertise méthodologique en acquisition et traitement des données par imagerie par résonance magnétique (IRM), et leurs études d’imagerie fournissant des modèles de la cognition et du développement cérébral des nourrissons et des enfants. L’objectif de WP2 est d’améliorer la description des phénotypes cérébraux et cognitifs. Plusieurs axes sont donc prévus :

Le développement de la prochaine génération de techniques d’imagerie cérébrale anatomique et fonctionnelle utilisables chez le jeune enfant et l’enfant d’âge scolaire

La modélisation de la cognition et des apprentissages, notamment dans les domaines de la sensorimotricité, de la cognition sociale, des fonctions exécutives, du langage oral et écrit, des mathématiques

La caractérisation de la variabilité inter-individuelle des trajectoires du développement cérébral (au niveau structurel et fonctionnel), cognitif et comportemental, du rôle de l’environnement socio-économique ainsi que les points de divergence dans les troubles du neurodéveloppement

Ce WP s’appuiera sur l’expertise IRM présente à Neurospin, notamment pour les très hauts champs magnétiques (l’IRM à 7T commence à être utilisée chez l’enfant, et les équipes de NeuroSpin et du CEA ont créé une IRM unique pour l’homme, à 11.7T), mais aussi sur les progrès en électrophysiologie (EEG, MEG) pour obtenir des dispositifs portables.

Grâce à l’intégration avec les cliniciens et les familles au sein de l’IHU, le WP2 fournira de nouveaux outils de détection précoce, une caractérisation détaillée des difficultés cognitives et de leurs répercussions sur la scolarité afin d’orienter remédiation et compensations.

Jessica Dubois (Neurospin)
Caroline Huron (LPI)
Arnaud Cachia (UPC)
Ghislaine Dehaene-Lambertz

L’IHU a pour objectif d’accompagner le développement et le bien-être de chaque enfant dans chaque instant de sa vie, et veut prendre en compte la diversité des trajectoires individuelles dans le contexte plus large de la société, de leur vie quotidienne, à la maison, à la crèche, à l’école et aussi à l’hôpital.

Nous avons pour objectif de mieux accompagner le parcours d’apprentissage et de soins des enfants, en intégrant ce que nous savons du fonctionnement du cerveau, de ses ressources cognitives et de moyens pour pallier ses fragilités.

A terme, nous voulons donner à chaque enfant la possibilité d’utiliser au mieux son potentiel individuel dans ses apprentissages et son développement, et limiter l’impact délétère des troubles et des difficultés que l’enfant pourrait avoir. Notre objectif ultime est d’améliorer la qualité des apprentissages et l’efficacité des interventions lorsque c’est nécessaire.

Nous nous concentrons principalement sur les premières années de la vie, de la naissance aux premières années de l’école primaire : une période relativement peu explorée où une compréhension plus approfondie du neurodéveloppement, des modalités d’apprentissage et une meilleure gestion des soins peuvent apporter des avantages significatifs sur les trajectoires des enfants à long terme.

Pragmatiquement, nous voulons :

Créer un Living Lab qui favorisera l’innovation et permettra de renforcer les preuves réelles d’efficacité

Créer un portail digital qui favorise le dépistage, l’information et l’accompagnement des enfants à la crèche, à la maison ou à l’école

Transformer le parcours de soins des enfants dans une meilleure organisation hospitalière, moins inégalitaire et plus ouverte

Permettre la création d’une plateforme d’ essais cliniques pour les enfants et soutenir ainsi l’émergence de nouvelles pratiques et innovations thérapeutiques fondées sur des données probantes.

Valérie Biran
Florentia Kaguelidou
Richard Delorme

La force de l’IHU reposera sur les données collectées dans une structure organisée permettant aux chercheurs et aux cliniciens d’interroger les données à différentes échelles.

En outre, nous développerons des modèles prédictifs des trajectoires de développement des enfants. Ces modèles sont nécessaires pour concentrer les efforts de remédiation sur les compétences clés, à un moment donné de la période critique de leur plasticité. De tels modèles prédictifs nécessitent des données à large spectre, de haute qualité, longitudinales et multi-échelles.

Le changement profond du parcours de soins et d’éducation des enfants avec des vulnérabilités neurodéveloppementales nécessite de renforcer les structures existantes afin de créer un entrepôt de données de santé (bio-banque) qui soutienne l’effort de collecte, de stockage, de sécurisation, de données l’IHU MindLogger et du Care hub pour soutenir la recherche et l’innovation en profondeur.

Les objectifs spécifiques de cet axe sont les suivants :

La création d’une équipe de soutien à la recherche analytique et computationnelle

La création d’un entrepôt de données de santé IHU-Hub regroupant les données massives d’imagerie, d’omique et cliniques

L’intégration des données longitudinales provenant d’ensembles de données accessibles au public

Le développement de modèles statistiques et d’intelligence artificielle prédictifs des trajectoires de l’enfant à un âge précoce

Edouard Duchesnay
Jean-Baptiste Masson
Aurélie Bourmaud
Thomas Bourgeron