Les scientifiques ont transplanté des cellules cérébrales humaines dans le cerveau de bébés rats, où les cellules se sont développées et ont formé des connexions.
Cela fait partie d’un effort visant à mieux étudier le développement du cerveau humain et les maladies affectant cet organe des plus complexes, qui fait de nous ce que nous sommes, mais qui est depuis longtemps entouré de mystère.
« De nombreux troubles tels que l’autisme et la schizophrénie sont probablement uniquement humains », mais « le cerveau humain n’a certainement pas été très accessible », a déclaré le Dr Sergiu Pasca, auteur principal d’une étude décrivant les travaux, publiée mercredi dans la revue Nature.
Les approches qui n’impliquent pas de prélever des tissus du cerveau humain sont « des voies prometteuses pour tenter de lutter contre ces conditions ».
La recherche s’appuie sur les travaux antérieurs de l’équipe créant des «organoïdes» cérébraux, de minuscules structures ressemblant à des organes humains qui ont également été conçues pour représenter les autres tels que le foie, les reins, la prostate ou des parties clés de ceux-ci.
Pour fabriquer les organoïdes cérébraux, les scientifiques de l’Université de Stanford ont transformé des cellules de la peau humaine en cellules souches, puis les ont amenées à devenir plusieurs types de cellules cérébrales. Ces cellules se sont ensuite multipliées pour former des organoïdes ressemblant au cortex cérébral, la couche la plus externe du cerveau humain, qui joue un rôle clé dans des choses comme la mémoire, la pensée, l’apprentissage, le raisonnement et les émotions.
Les scientifiques ont transplanté ces organoïdes chez des ratons âgés de 2 à 3 jours, un stade où les connexions cérébrales sont encore en train de se former. Les organoïdes se sont développés de sorte qu’ils ont finalement occupé un tiers de l’hémisphère du cerveau du rat où ils ont été implantés. Les neurones des organoïdes ont formé des connexions fonctionnelles avec les circuits du cerveau.
Des neurones humains ont déjà été transplantés chez des rongeurs, mais généralement chez des animaux adultes, généralement des souris. Pasca, professeur de psychiatrie à la Stanford School of Medicine, a déclaré que c’était la première fois que ces organoïdes étaient placés dans les premiers cerveaux de rats, créant « le circuit cérébral humain le plus avancé jamais construit à partir de cellules de peau humaine et une démonstration que les neurones humains implantés peuvent influencer le comportement d’un animal.
Pour examiner une utilisation pratique de cette approche, les scientifiques ont transplanté des organoïdes dans les deux côtés du cerveau d’un rat : l’un généré à partir des cellules d’une personne en bonne santé et l’autre à partir des cellules d’une personne atteinte du syndrome de Timothy, une maladie génétique rare associée à des problèmes cardiaques et au spectre autistique. désordre.
Cinq à six mois plus tard, ils ont constaté des effets de la maladie liés à l’activité des neurones. Il y avait des différences dans l’activité électrique des deux côtés, et les neurones de la personne atteinte du syndrome de Timothy étaient beaucoup plus petits et n’ont pas poussé autant d’extensions qui captent l’entrée des neurones voisins.
Les chercheurs, dont l’étude a été financée en partie par les National Institutes of Health, ont déclaré qu’ils pourraient faire les mêmes types d’expériences en utilisant des organoïdes fabriqués à partir de cellules de personnes atteintes de troubles tels que l’autisme ou la schizophrénie – et potentiellement apprendre de nouvelles choses sur la façon dont ces conditions affectent le cerveau aussi.
Le Dr Flora Vaccarino de l’Université de Yale – qui avait auparavant cultivé des morceaux contenant du cortex cérébral fabriqués avec de l’ADN de personnes autistes – a déclaré que l’étude faisait avancer le domaine.
« C’est extrêmement impressionnant ce qu’ils font ici en termes de ce que ces cellules peuvent réellement nous montrer en termes de développement avancé… chez le rat », a déclaré Vaccarino, qui n’a pas participé à l’étude.
De telles expériences sur des animaux soulèvent des préoccupations éthiques. Par exemple, Pasca a déclaré que lui et son équipe étaient conscients du bien-être des rats et s’ils se comportaient toujours normalement avec les organoïdes à l’intérieur d’eux, ce qu’il dit être le cas. Pourtant, Pasca ne croit pas que cela devrait être essayé chez les primates. Les éthiciens s’interrogent également sur la possibilité que les organoïdes cérébraux atteignent à l’avenir quelque chose comme la conscience humaine, ce qui, selon les experts, est extrêmement improbable à l’heure actuelle.
Certains scientifiques étudient les organoïdes du cerveau humain en dehors des animaux. Par exemple, des chercheurs de l’ETH Zurich en Suisse ont publié une étude dans Nature plus tôt ce mois-ci décrivant comment ils cultivent des tissus ressemblant à du cerveau à partir de cellules souches en laboratoire, puis cartographiant les types de cellules dans diverses régions du cerveau et les gènes régulant leur développement. Certains utilisent ces structures pour étudier l’autisme.
Pasca a déclaré que les organoïdes cérébraux pourraient également être utilisés pour tester de nouveaux traitements pour les troubles neuropsychiatriques, la principale cause d’invalidité dans le monde. Une telle recherche, a-t-il dit, devrait aider les scientifiques à faire des progrès qui ont été extrêmement difficiles jusqu’à présent parce qu’il est si difficile d’atteindre le cerveau humain – ce qui est «la raison pour laquelle nous sommes tellement plus en retard en psychiatrie par rapport à toute autre branche de médecine en termes de thérapeutique.
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