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De minuscules cerveaux humains se sont développés chez les souris

Crédits : iStock

Étonnamment, ces souris se comportent comme leurs congénères. Elles leur ressemblent également, à l’exception du fait qu’elles portent en elles un mini cerveau humain implanté dans leur cortex. Ce dernier est visible par un petit « couvercle » transparent remplaçant une partie de leur crâne.

Le rapport publié ce lundi par les chercheurs de l’Institut Salk (États-Unis) est la première publication décrivant l’implantation réussie d’organoïdes cérébraux humains dans le cerveau d’une autre espèce. Le cerveau hôte fournissant effectivement suffisamment de sang et de nutriments aux mini-cerveaux pour les maintenir en vie et leur permettre de se développer pendant des mois. Le but est ici de comprendre le développement du cerveau humain, pour évaluer in fine si ces petites entités pourraient un jour servir de kits de réparation corticale, remplaçant des régions du cerveau blessées ou qui n’ont pas pu se développer normalement.

C’est « une avancée technique importante vers l’utilisation des organoïdes en médecine régénérative », note le neuroscientifique Michal Stachowiak, de l’Université d’État de New York. L’article publié dans Nature Biotechnology explique comment l’organoïde humain s’est intégré avec succès dans le cerveau de la souris. Dans les tests menés par les scientifiques, les souris arborant un mini-cerveau humain ne semblaient pas différentes – ou plus intelligentes – que les souris de laboratoire témoins.

L’idée consiste ici à récupérer des cellules souches humaines et à les transformer en cellules cérébrales. Celles-ci se développeront ensuite en entités de quelques millimètres imitant la structure, les populations cellulaires et même l’activité électrique de la version complète. Le problème, c’est qu’une fois que ces « mini-cerveaux » dépassent quelques millimètres de diamètre, l’oxygène et les nutriments ne peuvent atteindre leurs cellules les plus difficiles d’accès. « Dans nos mains, les organoïdes cessent de croître autour de cinq semaines », explique Fred Gage de Salk, qui a dirigé l’étude. « C’est un obstacle si le but est de suivre le développement du cerveau pendant plus d’un trimestre ou deux avant la naissance, le stade auquel la culture actuelle d’organites du cerveau commence à se faner ».

L’implantation d’organites du cerveau humain dans un cerveau de souris leur donne en revanche tout ce dont ils ont besoin pour grandir et se développer. Environ 80 % des implants ont pris sur 200 expériences au total, notent les chercheurs. En l’espace de deux à 12 semaines, les organoïdes faisaient germer des neurones supplémentaires, y compris ceux trouvés dans des régions très spécifiques du cortex humain : des cellules gliales (y compris les astrocytes) et des cellules souches neurales. Au bout de 14 jours, presque tous les organites avaient développé un riche réseau de vaisseaux sanguins transportant des nutriments et de l’oxygène, leur permettant de survivre jusqu’à 233 jours. Leur structure et leur maturation cellulaire étaient celles d’un nouveau-né.

Les organoïdes implantés envoyaient également des axones – les fils biologiques qui transportent les signaux cérébraux d’un neurone à un autre – des deux côtés du cerveau de la souris. Notons que malgré ce « mélange » humain-souris, les rongeurs dotés de mini-cerveaux humains n’étaient pas de meilleurs apprenants que leurs congénères dépourvus de l’implant. Les scientifiques ont en effet placé les souris sur une plate-forme circulaire avec 20 trous autour du bord, les guidant doucement vers le trou qui a conduit à un tunnel d’évacuation, puis les laissant essayer elles-mêmes pour tester leur mémoire (les autres trous étaient des impasses). Le premier jour, les souris avec des organoïdes de cerveau humain ont fait moins d’erreurs, mais les écarts se sont tout de suite réduits dès le deuxième jour.

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