Un mini cerveau humain implanté dans une souris a montré pour la première fois une réaction à un stimulus externe : un faisceau de lumière dans les yeux d’un animal. Jamais auparavant la science n’a été en mesure de confirmer que la transplantation créait réellement de nouvelles connexions entre les deux organes. Cette expérience, menée par une équipe de l’université de San Diego (Etats-Unis), marque une nouvelle étape dans l’utilisation des organoïdes humains.
Très utilisés dans la recherche depuis plusieurs années, les mini-cerveaux, ou organites cérébraux, sont élaborés en laboratoire à partir de cellules souches pluripotentes. « Les cellules de peau humaine en culture peuvent être transformées en cellules souches, le même type de cellules que l’on trouve dans un embryon. Ces cellules souches pluripotentes peuvent alors devenir n’importe quel type de cellule, comme des cellules embryonnaires, qui se diversifient en cellules cardiaques. , des cellules hépatiques ou des neurones. Dans notre laboratoire, nous cultivons des cellules souches pour en faire des cellules nerveuses selon un protocole développé et amélioré depuis plusieurs années. La cellule se développe alors en 3D et forme un organoïde avec certaines des caractéristiques d’un cerveau normal, en particulier uorganisation structurée en couches (de la surface à la profondeur). Parce que les organites se développent en trois dimensions, ils ont aussi une organisation en couches qui reste néanmoins plus simple que le cortex cérébral proprement dit », explique à Science et Avenir le Dr Martin Thunemann, spécialisé en génie biomédical à l’université de Boston, à l’origine de ces travaux.
Connexions synaptiques entre cellules humaines et animales
Une fois créé en laboratoire l’équipe a retiré une petite zone du cortex de la souris située dans la zone visuelle, mais beaucoup plus petite que toute la zone visuelle, de sorte que les capacités de la souris ne soient pas altérées. L’organoïde a ensuite été implanté dans la partie manquante du cerveau. Moins d’un mois après la greffe, les chercheurs ont pu voir que des connexions synaptiques fonctionnelles s’étaient développées entre l’organoïde et le reste du cerveau de la souris. Deux mois plus tard, les tissus étaient encore mieux intégrés les uns aux autres. Mais le grand succès de cette expérience est qu’il a été possible de prouver que les tissus commençaient à communiquer entre eux : la souris réagissait à un stimulus lumineux, à savoir à un faisceau de lumière dirigé vers ses yeux. Décrit pour la première fois dans la revue Nature Communications.
Plus précisément, la souris ne tournait pas la tête lorsque l’ampoule était allumée. L’équipe a pu mesurer la réponse dans le cerveau de la souris grâce à des électrodes en graphène, capables de détecter l’activité de l’organe grâce aux ondes cérébrales qu’il émet. « Nous avons vu une réponse à un stimulus lumineux, indiquant que l’excitation et l’information peuvent circuler de l’œil de la souris vers le cortex cérébral et l’organoïde implanté. Pour cela, le stimulus visuel doit passer par plusieurs connexions synaptiques, dont une, probablement la dernière, entre cellules de souris et humaines. A la fin de l’expérience, les souris ont été euthanasiées pour observer l’implant et le cortex cérébral de la souris. En utilisant une technique appelée immunofluorescence, qui permet de voir des structures spécifiques dans les tissus, l’équipe a pu confirmer qu’il existe bien des synapses entre les cellules de souris et humaines. « Cependant, en observant le comportement de la souris avec la caméra, nous n’avons pas pu voir la réaction physique de la souris à la lumière dirigée vers ses yeux. »
Remplacer les tissus malades par des organites
Cette équipe de l’université de San Diego a déjà démontré par le passé que des mini-cerveaux implantés chez des souris pouvaient se connecter aux vaisseaux sanguins de leur hôte pour recevoir de l’oxygène et des nutriments. Ils ont également montré que les neurones commencent à mûrir et à s’auto-organiser comme dans un cerveau normal. En 2021, des structures oculaires rudimentaires ont commencé à se développer dans l’organoïde cérébral. Mais la recherche est encore loin de développer un organe capable de « voir » en laboratoire.
D’autre part, cette réalisation peut être utilisée dans la recherche médicale. « Nous pourrions créer des organoïdes à partir de cellules cutanées saines ou de patients souffrant de troubles neuropsychiatriques tels que la dépression, la schizophrénie ou la maladie d’Alzheimer. Notre approche expérimentale pourrait nous permettre de mieux observer les différences entre les cellules saines et malades dans un organoïde, ainsi que la façon dont le cerveau interagit avec sa souris hôte », explique le Dr Thunemann. Dans un avenir plus lointain, l’équipe espère pouvoir guérir certaines maladies en créant des tissus sains à partir de cellules souches. Les organoïdes pourraient alors être utilisés pour restaurer certaines fonctions cérébrales dans les zones endommagées. « La maladie de Parkinson, par exemple, entraîne la mort d’un certain type de cellule dans le cerveau. Les organoïdes peuvent être utilisés pour remplacer ces cellules manquantes et réduire les symptômes cliniques de la maladie. Pour l’instant la piste est encore très fragile, ce qui devrait être confirmé par de futurs travaux.
Grand fan de mangas et d’animes, je n’aime bien écrire qu’à propos de ses sujets, c’est pour ca que j’écris pour 5 minutes d’actus. Au quotidien de décortique, donne mes avis sur les différents épisodes et chapitres des mangas que j’aime lire.
