Atlas du nerf vague : la première cartographie humaine complète pour une neuromodulation de précision

Introduction : comprendre l’atlas du nerf vague humain

Un atlas du nerf vague est une carte anatomique détaillée illustrant la structure, l’organisation et la distribution des fibres nerveuses au sein du nerf vague humain. En offrant une vue d’ensemble de l’anatomie du nerf vague et de l’organisation de ses fibres, un tel atlas constitue une base pour des approches plus précises de la neuromodulation et de la stimulation du nerf vague.

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 cette 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 un atlas multiscalaire et multimodal 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 témoigne d’un acte de confiance envers le progrès médical. Il est important de préciser qu’un « atlas complet » n’est pas équivalent à une « carte définitive » achevée : les données accessibles au public continuent de s’enrichir. Cette ressource fournit un système de coordonnées sans précédent pour la cartographie du nerf vague, 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 de la cartographie du nerf vague humain

Le nerf vague correspond au dixième nerf crânien (CN X), avec un nerf de chaque côté du corps. Il prend naissance dans le tronc cérébral, traverse le cou et le thorax et se prolonge jusque dans l’abdomen. Il transmet au cerveau des informations sur l’état des organes internes tout en relayant des commandes régulatrices du cerveau vers le cœur, les poumons, le tractus gastro-intestinal et d’autres organes.

Le nerf vague 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.

La difficulté réside dans le fait que ces quelque 100 000 fibres du nerf vague ne cheminent pas simplement en parallèle. Elles sont au contraire organisées en de nombreux fascicules qui se divisent, fusionnent et tournent le long du nerf tout en donnant naissance à des branches desservant différents tissus.

La stimulation invasive du nerf vague (iVNS) est approuvée pour certains patients atteints d’épilepsie et de dépression résistante aux traitements, mais les dispositifs actuels stimulent généralement un segment entier du nerf. Leur sélectivité est limitée et des fibres non ciblées peuvent être recrutées simultanément.

Pour parvenir à une neuromodulation plus précise, les chercheurs doivent d’abord comprendre comment la structure interne du nerf est organisée. L’atlas du nerf vague humain répond à ce défi en créant un cadre de référence montrant la localisation et l’organisation des différents fascicules.

En 2022, les U.S. National Institutes of Health ont investi environ 6,7 millions de dollars pour lancer ce projet de cartographie du nerf vague humain.

Figure 2. Une première représentation 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 : création du premier atlas complet du nerf vague

Les chercheurs ont d’abord réalisé des microdissections en série depuis le cou, à travers le thorax et jusqu’à l’abdomen, en étiquetant les branches selon les tissus cibles qu’elles atteignaient et en documentant le processus au moyen de photographies et de vidéos.

Ils ont ensuite utilisé l’échographie pour acquérir 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 assistée par ordinateur (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 analyse immunohistochimique.

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 représentant 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 confirment 29 donneurs et 58 nerfs. Ces deux chiffres reflètent la différence entre l’envergure annoncée du projet et le matériel actuellement accessible au public.

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 permettent d’établir leur correspondance entre les segments.

Résultats : ce que révèle l’atlas du nerf vague

La principale valeur de cet atlas du nerf vague est de réunir des informations anatomiques auparavant fragmentées dans un seul cadre de coordonnées.

À l’échelle macroscopique, l’atlas indique où les branches associées aux différents organes émergent du tronc principal. À l’échelle mésoscopique, il reconstruit le nombre, la forme et les positions relatives des fascicules dans différents segments nerveux. À l’échelle microscopique, des marqueurs histologiques sont utilisés pour caractériser différentes propriétés des fibres et fournir des informations complémentaires sur l’anatomie du nerf vague.

Le préprint associé classe également les branches observées comme sympathiques, musculaires, vasculaires, cardiaques, pulmonaires, œsophagiennes ou multi-cibles, fournissant ainsi une référence plus standardisée pour la localisation chirurgicale et les futures recherches sur la stimulation du nerf vague.

Cependant, l’atlas ne doit pas être interprété comme signifiant que « chaque fibre a été suivie depuis le tronc cérébral jusqu’à un organe précis ». Un voxel microCT de 9 μm suffit à visualiser les fascicules, mais pas à résoudre de manière continue des fibres individuelles non myélinisées d’environ 0,5 μm de diamètre.

L’atlas n’identifie pas non plus directement « les paramètres de stimulation les plus efficaces ». Il fournit plutôt la base anatomique qui faisait jusqu’ici défaut : où se trouvent les fascicules du nerf vague, comment ils évoluent le long du nerf et quels schémas sont communs à différents individus.

Les chercheurs peuvent utiliser cette base pour améliorer la géométrie et le positionnement des électrodes, créer des modèles informatiques plus réalistes, puis vérifier lors d’expériences fonctionnelles si certaines fibres cibles peuvent être activées de manière sélective.

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

Discussion mécanistique : ce qu’exige encore la neuromodulation de précision

La stimulation électrique ne distingue pas automatiquement les « fibres cardiaques » des « fibres anti-inflammatoires ». Le diamètre de l’axone, la myélinisation, le trajet et la distance par rapport à l’électrode influencent tous l’ordre dans lequel les fibres sont activées.

Si une électrode couvre plusieurs fascicules, le signal thérapeutique recherché peut s’accompagner d’effets non ciblés tels que l’enrouement ou la toux. La neuromodulation de précision nécessite donc une chaîne de preuves reliant l’atlas du nerf vague, la modélisation informatique, l’enregistrement électrophysiologique et la validation des effets physiologiques.

C’est également 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 comment différents types de fibres sont répartis entre les fascicules, mais la couleur seule ne permet pas de déterminer quel organe une fibre donnée atteint finalement.

Une autre distinction est essentielle : dans ce jeu de données, l’échographie est une méthode d’imagerie utilisée pendant la reconstruction anatomique, 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 futures : de l’atlas du nerf vague à la thérapie de précision

Cet atlas ouvert du nerf vague humain pourra continuer à intégrer les données de nouveaux donneurs, aidant ainsi les chercheurs à définir à la fois la variabilité individuelle et les caractéristiques anatomiques communes.

Il pourra également soutenir le développement d’électrodes multi-contacts et de modèles informatiques spécifiques à chaque individu, offrant ainsi une base plus solide pour choisir les sites et paramètres de stimulation.

En outre, l’atlas pourrait 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 au moyen d’expériences fonctionnelles et d’essais cliniques.

En 2025, la U.S. Food and Drug Administration a approuvé le SetPoint System pour certains adultes atteints de polyarthrite rhumatoïde active modérée à sévère. Cette approbation a toutefois précédé la publication publique de l’atlas et s’applique dans des conditions strictement définies.

L’importance du nouvel atlas du nerf vague tient au fait qu’il fournit un système de coordonnées partagé, exploitable informatiquement et vérifiable pour la prochaine génération de neuromodulation de précision.

Pour la stimulation du nerf vague, cet atlas est plus qu’une ressource anatomique ; il représente un système de coordonnées humain pour la neuromodulation de précision.

Historiquement, les électrodes entouraient souvent un segment entier du nerf, ce qui signifiait que les fibres ciblées et non ciblées pouvaient être recrutées simultanément et que les effets thérapeutiques pouvaient s’accompagner d’enrouement, de toux et d’autres réponses.

Les chercheurs peuvent désormais utiliser l’atlas pour affiner les contacts des électrodes, les sites d’implantation et les modèles informatiques, passant d’une approche générale de type « interrupteur principal » à une modulation sélective de fascicules définis et de voies spécifiques vers les organes.

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, contribuant à mieux relier l’ingénierie, les expériences fonctionnelles et les essais cliniques.

Il n’identifie pas directement les paramètres de stimulation optimaux et ne démontre pas l’efficacité clinique, mais il constitue un point de départ essentiel pour réduire les effets indésirables, élargir la fenêtre thérapeutique et explorer de nouvelles indications.

En définitive, cette avancée dans la cartographie du nerf vague rapproche la stimulation du nerf vague d’une interface neuronale adressable, programmable et vérifiable.

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

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