En s’appuyant sur des cellules souches pluripotentes induites, des chercheurs ont fait pousser des organoïdes cérébraux en laboratoire qui ont développé des structures oculaires capables de détecter la lumière et d’envoyer des signaux au reste du cerveau. Les détails de l’étude sont publiés dans la revue Cell Stem Cell.
Le cerveau humain est l’une des structures les plus complexes de la nature et nous sommes loin d’en avoir fait le tour. Pour nous aider à mieux le comprendre, des chercheurs développent des versions miniatures de ces organes en laboratoire. En version simplifiée, voici comment cela fonctionne : des cellules de la peau sont prélevées sur des donneurs. Elles sont ensuite reconverties en cellules souches dites « pluripotentes ». Ces dernières sont capables de se différencier en n’importe quel type de cellules de l’organisme sans restriction. Les cellules sont finalement placées dans une culture imitant l’environnement d’un cerveau en développement, les encourageant à former différentes cellules cérébrales.
Si tout se passe comme prévu, vous obtenez alors un modèle cérébral tridimensionnel pas plus gros qu’un petit pois. Les chercheurs peuvent ensuite s’appuyer dessus pour étudier son développement ou encore ses réponses face aux maladies ou aux effets des médicaments.
Des yeux rudimentaires, mais fonctionnels
Plus récemment, une équipe de l’hôpital universitaire de Düsseldorf, en Allemagne, est allée encore plus loin en proposant des organoïdes cérébraux qui développent des coupes optiques, des structures de vision trouvées dans l’oeil où le nerf optique rencontre la rétine.
Pour ce faire, les chercheurs se sont appuyés sur les cellules souches de quatre donneurs. Ces dernières ont permis de faire pousser 314 organoïdes cérébraux en seize lots. Sur cet échantillon, environ 72% ont développé des coupes optiques. Toutes ont commencé à apparaître au bout d’une trentaine de jours et sont arrivées à maturation en cinquante jours. D’après l’équipe, les embryons humains développent des rétines dans un laps de temps similaire.
Développées symétriquement à l’avant du mini-cerveau, ces coupelles optiques étaient fonctionnelles. À l’intérieur de ces « yeux », plusieurs types de cellules rétiniennes ont en effet formé des réseaux neuronaux capables de répondre à la lumière et d’envoyer ces signaux vers le cerveau. Le cristallin et le tissu cornéen se sont également formés. Jusqu’à présent, un tel résultat n’avait jamais été obtenu in vitro.
« Notre travail met en évidence la capacité remarquable des organoïdes du cerveau à générer des structures sensorielles primitives sensibles à la lumière, hébergeant des types de cellules semblables à celles trouvées dans le corps« , explique Jay Gopalakrishnan, principal auteur de l’étude.
À terme, ces organoïdes pourraient aider les chercheurs à étudier les interactions cerveau-œil pendant le développement de l’embryon humain, à modéliser les troubles rétiniens congénitaux ou encore à proposer de nouvelles approches médicamenteuses.
