Premier atlas complet du nerf vague humain au monde : De nouvelles coordonnées pour la neuromodulation de précision

Premier atlas complet du nerf vague humain au monde : de nouvelles coordonnées pour une neuromodulation de précision

Introduction : un hommage aux donneurs

Le 27 juillet 2026, les Feinstein Institutes for Medical Research, qui font partie de Northwell Health aux États-Unis, ont annoncé la mise à disposition de la communauté scientifique du premier atlas anatomique complet du nerf vague humain au monde. Selon l’annonce, pendant environ trois ans, l’équipe a prélevé les nerfs vagues bilatéraux de plusieurs dizaines de donneurs de corps et combiné dissection, échographie, microCT et immunohistochimie afin de créer une carte multi-échelle et multimodale du nerf vague humain.

Cette avancée n’a pas commencé avec un instrument particulier, mais avec les décisions prises par les donneurs et leurs familles. Chaque segment nerveux et chaque coupe de tissu reflètent un acte de confiance envers le progrès médical. Il est important de préciser qu’ un « atlas complet » n’est pas la même chose qu’une « carte définitive » achevée: les données accessibles au public continuent d’être enrichies. Cette ressource fournit un système de coordonnées sans précédent, et non une réponse standard à toutes les questions.

Figure 1. Coupe transversale microscopique du nerf vague humain. Le marquage fluorescent révèle clairement les fibres nerveuses densément regroupées et leur organisation fasciculaire.

Contexte de recherche : le défi à l’intérieur d’un seul nerf

Le nerf vague est le dixième nerf crânien (CN X), avec un nerf de chaque côté. Il prend naissance dans le tronc cérébral, traverse le cou et le thorax et se prolonge dans l’abdomen. Il transmet au cerveau des informations sur l’état viscéral tout en envoyant des commandes régulatrices du cerveau vers le cœur, les poumons, le tractus gastro-intestinal et d’autres organes. Il participe aux fonctions cardiopulmonaires, à la digestion et aux réflexes neuro-immunitaires. Un seul nerf vague contient environ 100 000 fibres, dont certaines sont des fibres non myélinisées d’environ 0,5 μm de diamètre.

Le défi tient au fait que ces quelque 100 000 fibres ne cheminent pas proprement en parallèle. Elles sont organisées en nombreux fascicules qui se divisent, fusionnent et tournent le long du nerf et donnent naissance à des branches desservant différents tissus. La stimulation invasive du nerf vague (iVNS) est approuvée chez certains patients atteints d’épilepsie et de dépression résistante au traitement, mais les dispositifs actuels stimulent généralement un segment entier du nerf. La sélectivité reste limitée et des fibres hors cible peuvent être recrutées en même temps. Pour parvenir à une neuromodulation plus précise, les chercheurs doivent d’abord comprendre comment les « fils à l’intérieur du câble » sont organisés. En 2022, les U.S. National Institutes of Health ont investi environ 6,7 millions de dollars pour lancer ce projet de cartographie.

Figure 2. Première présentation du nerf vague humain issue du projet REVA : A montre l’image microscopique originale, B l’image améliorée par ordinateur et C une analyse plus poussée au niveau des fibres nerveuses individuelles.

Méthodes : un balayage panoramique du nerf

Les chercheurs ont d’abord réalisé des microdissections en série depuis le cou, à travers le thorax, jusqu’à l’abdomen, en étiquetant les branches selon les tissus cibles qu’elles atteignaient et en documentant le processus par des photographies et des vidéos. Ils ont ensuite utilisé l’échographie pour obtenir des images bidimensionnelles et reconstruire des volumes tridimensionnels. Le tronc nerveux principal a été découpé en segments de 1,5 cm, traité pendant une semaine dans une solution iodée de Lugol puis analysé par microtomographie (microCT) avec une taille de voxel de 9 μm afin de reconstruire l’architecture tridimensionnelle des fascicules.

Chaque segment a ensuite été divisé en sous-segments de 0,5 cm. À plusieurs niveaux, des coupes de 5 μm d’épaisseur ont été préparées pour une coloration à l’hématoxyline-éosine et une immunohistochimie. La version 2 du jeu de données f011 associé contient les nerfs vagues gauche et droit d’une donneuse de corps, soit 1 351 fichiers et environ 3,22 To de données. Le communiqué de presse utilise le chiffre global du projet de « 30 donneurs et 60 nerfs »; la collection actuellement publique et le préprint associé étayent 29 donneurs et 58 nerfs. Ces deux totaux reflètent la différence entre le périmètre annoncé du projet et les données actuellement rendues publiques.

Figure 3. Exemple de segmentation des fascicules par microCT dans les échantillons adjacents C1L et C2L de la région cervicale gauche. Les zones jaune pâle indiquent les fascicules annotés et les extrémités rouges établissent la correspondance entre les segments.

Résultats : ce que révèle l’atlas

La valeur centrale de cette ressource est de replacer des informations anatomiques auparavant fragmentées dans un cadre de coordonnées unique. À l’échelle macroscopique, elle indique où les branches liées aux organes émergent du tronc principal ; à l’échelle mésoscopique, elle reconstruit le nombre, la forme et les positions relatives des fascicules dans différents segments ; et à l’échelle microscopique, des marqueurs histologiques sont utilisés pour caractériser différentes propriétés des fibres. Le préprint associé classe également les branches observées comme sympathiques, musculaires, vasculaires, cardiaques, pulmonaires, œsophagiennes ou multi-cibles, fournissant une référence plus standardisée pour la localisation chirurgicale.

Cependant, l’atlas ne doit pas être interprété comme signifiant que « chaque fibre a été suivie du tronc cérébral jusqu’à un organe précis ». Un voxel microCT de 9 μm suffit à visualiser les fascicules, mais pas à résoudre en continu des fibres individuelles non myélinisées d’environ 0,5 μm de diamètre. L’atlas n’identifie pas non plus directement « les paramètres de stimulation qui fonctionnent le mieux ». Ce qu’il fournit, c’est la base anatomique qui manquait jusqu’ici : où se trouvent les fascicules, comment ils changent le long du nerf et quels motifs sont partagés entre les individus. Les chercheurs peuvent utiliser cette base pour améliorer la géométrie et le placement des électrodes, construire des modèles informatiques plus réalistes puis tester, dans des expériences fonctionnelles, si les fibres cibles sont activées sélectivement.

Figure 4. Exemple d’une mosaïque immunohistochimique et d’une numérotation des régions d’intérêt à un niveau proche de la branche pharyngée/du nerf accessoire (nerf crânien XI) dans la portion cervicale gauche de f011.

Discussion mécanistique : ce qu’exige encore une stimulation de précision

La stimulation électrique ne distingue pas automatiquement les « fibres cardiaques » des « fibres anti-inflammatoires ». Le diamètre des axones, la myélinisation, la trajectoire et la distance par rapport à l’électrode influencent tous l’ordre d’activation des fibres. Si une électrode couvre plusieurs fascicules, le signal thérapeutique recherché peut s’accompagner d’effets hors cible tels qu’un enrouement ou une toux. La neuromodulation de précision exige donc une chaîne de preuves reliant l’atlas anatomique, la modélisation informatique, l’enregistrement électrophysiologique et la validation des effets physiologiques.

C’est aussi pourquoi l’immunohistochimie est importante. Le neurofilament (NF) aide à révéler la structure axonale ; la protéine basique de la myéline (MBP) indique les composants myélinisés ; la choline acétyltransférase (ChAT) est associée à un phénotype cholinergique ; et la tyrosine hydroxylase (TH) est un marqueur associé aux fibres catécholaminergiques. Ces marqueurs peuvent suggérer la manière dont différents types de fibres se répartissent entre les fascicules, mais la couleur seule ne permet pas de déterminer quel organe une fibre donnée atteint finalement. Une autre distinction est essentielle : l’échographie dans ce jeu de données est une méthode d’imagerie, et non un traitement par ultrasons validé.

Figure 5. Canaux représentatifs d’immunofluorescence NF, MBP, TH et ChAT provenant de la même région tissulaire.

Perspectives : de l’atlas à la thérapie

Cet atlas ouvert pourra continuer à intégrer des données provenant de donneurs supplémentaires afin de mieux définir à la fois la variabilité individuelle et les motifs anatomiques communs. Il peut aussi soutenir les électrodes multi-contacts et les modèles informatiques spécifiques à chaque sujet, donnant aux chercheurs une base plus solide pour sélectionner les sites et paramètres de stimulation. Il pourrait également fournir une référence anatomique pour des études exploratoires sur les maladies inflammatoires de l’intestin, l’insuffisance cardiaque, le diabète et d’autres affections, l’efficacité réelle devant être évaluée par des expériences fonctionnelles et des essais cliniques.

En 2025, la U.S. Food and Drug Administration a approuvé le SetPoint System pour certains adultes présentant une polyarthrite rhumatoïde active modérée à sévère. Cette approbation a toutefois précédé la mise à disposition publique de l’atlas et s’applique dans des conditions strictement définies. L’importance du nouvel atlas réside dans le fait qu’il fournit un système de coordonnées partagé, calculable et vérifiable pour la prochaine génération de neuromodulation plus précise.

Pour la stimulation du nerf vague, cet atlas est plus qu’une ressource anatomique ; il constitue un système de coordonnées humaines pour la neuromodulation de précision. Historiquement, les électrodes entouraient souvent un segment entier du nerf, de sorte que les fibres cibles et hors cible pouvaient être recrutées ensemble et que les effets thérapeutiques pouvaient s’accompagner d’enrouement, de toux et d’autres réactions. Les chercheurs peuvent désormais utiliser l’atlas pour affiner les contacts des électrodes, les sites d’implantation et les modèles informatiques, en passant d’un large « interrupteur principal » à une modulation sélective de fascicules définis et de voies vers des organes précis. L’atlas fournit également une base commune pour les électrodes multi-contacts, les paramètres individualisés, la planification guidée par l’imagerie et la stimulation en boucle fermée, facilitant une meilleure articulation entre ingénierie, expériences fonctionnelles et essais cliniques. Il n’identifie pas directement les paramètres optimaux et ne démontre pas l’efficacité, mais il fournit un point de départ essentiel pour réduire les effets indésirables, élargir la fenêtre thérapeutique et explorer de nouvelles indications, rapprochant la stimulation du nerf vague d’ une interface adressable, programmable et vérifiable neurale.

Références

Feinstein Institutes. Feinstein Institutes unveils world's first comprehensive vagus nerve map. 2026-07-27.

Zanos, S., Jayaprakash, N., Khaled, Q., Nasrallah, Z., Barbe, M., Chen, F. L., miller, larry, Zanos, T., Levy, T. J., Vardhan, A., Cang, J., Toth, V., Coppa, K., Ben-Shalom, N., Song, W., Carpentiere, N., Kanavos, T., Birbas, E., Bahadir, S., & Saleknezhad, P. (2026). Human vagus nerve anatomical reconstruction using microCT immunohistochemistry and ultrasound - f011 [Dataset]. In SPARC REVA FEINSTEIN (Version 2). SPARC Portal. https://doi.org/10.26275/QCMB-KMBX

A standardized, surgically relevant map for emergence of organ-specific branches from the human vagus nerve. bioRxiv, 2026.

U.S. FDA. SetPoint System, PMA P240039, decision date 2025-07-30. FDA