Pour la première fois, des scientifiques ont réussi à développer des modèles miniatures du cerveau humain intégrant la barrière hémato-encéphalique (BHE), un système de sécurité essentiel qui protège notre cerveau des substances nocives. Ces modèles, de la taille d’une graine de sésame, représentent une avancée significative dans l’étude des maladies neurologiques.
La barrière hémato-encéphalique : un gardien du cerveau
La barrière hémato-encéphalique (BHE) joue un rôle primordial en protégeant le cerveau des substances potentiellement nocives. Elle fonctionne comme un filtre sélectif en tapissant les vaisseaux sanguins du cerveau et en ne laissant passer que certaines substances essentielles, comme les hormones et le glucose.
Parallèlement, elle bloque l’entrée des toxines et des bactéries. Cependant, cette même protection pose un défi significatif pour le développement de traitements médicaux, car la BHE empêche également de nombreux médicaments de pénétrer dans le cerveau.
Ziyuan Guo, un neurobiologiste et co-auteur de l’étude, souligne que l’absence d’un modèle humain authentique de la BHE a été un obstacle majeur à la recherche sur les maladies neurologiques.
Jusqu’à présent, les scientifiques se sont appuyés sur des modèles animaux pour étudier la BHE et le développement du cerveau. Cependant, ils ne reflètent pas fidèlement les caractéristiques et le fonctionnement du cerveau humain. Les différences entre les cerveaux des animaux et des humains sont en effet significatives, ce qui limite la précision des recherches et des conclusions tirées des études animales.
C’est ici que les nouveaux modèles miniaturisés du cerveau humain entrent en jeu. Ces derniers sont en effet conçus pour imiter de manière plus précise le développement et la fonctionnalité du cerveau humain, y compris la barrière hémato-encéphalique. En créant des répliques miniatures de la BHE humaine, les scientifiques peuvent ainsi étudier son comportement et sa réaction à différentes substances dans un contexte qui se rapproche beaucoup plus de la réalité.
Les assembloïdes : une nouvelle technologie révolutionnaire
Dans le détail, ces modèles combinent des organoïdes cérébraux (des amas tridimensionnels de cellules cérébrales cultivées à partir de cellules souches) avec des organoïdes de vaisseaux sanguins qui imitent le système vasculaire du corps. Ensemble, ils forment des « assembloïdes » qui simulent la croissance et l’interaction des cellules cérébrales et des vaisseaux sanguins en cours de maturation.
Un mois après avoir été combinés, les deux types d’organoïdes ont fusionné en structures sphériques, chacune mesurant environ la taille d’une graine de sésame.
Pour démontrer l’utilité de ces modèles, les chercheurs ont cultivé des assembloïdes avec des cellules provenant de patients atteints de malformation caverneuse cérébrale. Cette anomalie se caractérise par des vaisseaux sanguins de forme anormale dans le système nerveux. Elle résulte parfois de mutations génétiques et peut provoquer des symptômes graves comme des accidents vasculaires cérébraux et des convulsions.
Les assembloïdes ont ainsi développé les caractéristiques cellulaires de cette malformation, offrant ainsi de nouvelles informations la concernant.
Les premiers tests montrent que ces assembloïdes peuvent être cultivés pendant cinq mois, voire plus. Cette période de croissance correspond à peu près au deuxième trimestre du développement cérébral in utero.
À l’avenir, l’équipe de chercheurs prévoit de cultiver des assembloïdes similaires en utilisant des cellules souches provenant de personnes atteintes de différentes maladies cérébrales. Cela permettrait de créer des modèles reflétant la biologie sous-jacente de diverses pathologies neurologiques.
Notez que ces assembloïdes ne sont pas seulement prometteurs pour l’étude des maladies cérébrales. Ils pourraient également être utilisés pour tester de nouveaux médicaments, étudier la manière dont les toxines endommagent le cerveau et la barrière hémato-encéphalique, et découvrir de nouvelles stratégies pour administrer des médicaments à travers celle-ci.
