Des scientifiques ont franchi une étape majeure en développant en laboratoire un modèle tridimensionnel qui représente les premiers stades de développement du système nerveux central humain. Cette réalisation repose sur la création d’organoïdes, des modèles 3D miniatures qui utilisent des tissus vivants pour imiter les organes humains.
L’importance des organoïdes
Les organoïdes sont des structures tridimensionnelles miniatures cultivées en laboratoire constituées de cellules humaines ou animales. Ils sont conçus pour imiter la structure et la fonction des organes spécifiques du corps humain. Ces modèles 3D offrent une alternative plus réaliste aux cultures cellulaires bidimensionnelles et aux modèles animaux, ce qui permet aux scientifiques d’étudier les processus biologiques de manière plus précise.
Les organoïdes cérébraux, également appelés cérébroïdes, sont des organoïdes spécifiquement conçus pour représenter le cerveau humain. Ils sont dérivés de cellules souches pluripotentes qui ont la capacité de se transformer en différents types cellulaires. Les cérébroïdes reproduisent certaines caractéristiques du cerveau en développement, et permettent ainsi aux chercheurs d’explorer des aspects du développement cérébral et de modéliser des maladies neurologiques.
Dans l’étude en question, les chercheurs ont développé un modèle d’organoïde cérébral qui va au-delà des réalisations précédentes puisqu’il imite les trois sections du cerveau embryonnaire ainsi que la moelle épinière, offrant ainsi une représentation plus complète des premiers stades du développement du système nerveux central humain.
Les premiers stades du système nerveux central humain
Encore une fois, la réalisation de ce modèle d’organoïde avancé a reposé sur l’utilisation de cellules souches pluripotentes humaines. Ces dernières ont été induites à former une rangée initiale qui imite la structure du tube neural, à partir de laquelle se développent le cerveau et la moelle épinière chez un embryon humain.
La méthodologie a également intégré l’utilisation d’un dispositif microfluidique. Ce dernier comporte de nombreux petits canaux qui permettent d’exposer les cellules à des produits chimiques spécifiques de manière contrôlée. À travers ces canaux, les cellules ont été exposées à des stimuli chimiques pour favoriser leur développement et conduire à l’auto-organisation en une structure 3D qui représente les premiers stades du système nerveux central humain. L’ajout d’un gel à l’intérieur de ce dispositif a également été crucial dans le processus pour inciter les cellules souches à se spécialiser en neurones, les cellules de signalisation du système nerveux.
Au fil de la croissance et du développement sur une période de quarante jours, ces organoïdes ont alors évolué pour reproduire de manière remarquable les structures du cerveau antérieur, du cerveau moyen, du cerveau postérieur et de la moelle épinière observées dans un embryon humain de onze semaines.
Cette avancée ouvre de nouvelles perspectives pour la compréhension des maladies cérébrales développementales et offre une plateforme prometteuse pour des applications futures en recherche médicale. Les chercheurs envisagent également d’améliorer le dispositif pour étudier diverses maladies cérébrales en utilisant des cellules souches qui proviennent directement de patients. Cela ouvrirait ainsi la voie à des avancées significatives dans la compréhension et le traitement de maladies neurologiques complexes.
Les détails de l’étude sont publiés dans la revue Nature.
