Développer en laboratoire une des structures les plus complexes de l’Univers peut sembler être une tâche tout à fait impossible, mais ce n’est pas ce qui a empêché des chercheurs britanniques d’essayer.
À présent, après des années de travail, des chercheurs britanniques ont mis au point l’un des cerveaux miniatures les plus sophistiqués jamais créés à ce jour. De plus, ce dernier a réussi à se comporter de manière plutôt inattendue et étrange.
Ce cerveau miniature était composé d’environ deux millions de neurones organisés, ce qui ressemble à un cerveau fœtal humain âgé de 12 à 13 semaines. À savoir qu’à ce stade, le soi-disant « organoïde cérébral » n’est pas assez complexe pour avoir des pensées, des sentiments ou une conscience. Mais cela ne le rend pas entièrement inerte. En effet, lorsque ce dernier est placé à côté d’un morceau de moelle épinière de souris et un morceau de tissu musculaire de souris, le mini cerveau de la taille d’un petit pois, essaye de vriller pour tester ses nouveaux voisins.
Grâce à la microscopie vivante à long terme, les chercheurs ont pu constater que le mini-cerveau se connectait spontanément à la moelle épinière et au tissu musculaire situés à proximité. « Nous aimons les considérer comme des mini-cerveaux en mouvement », a déclaré la neuroscientifique Madeline Lancaster, du Medical Research Council Laboratory of Molecular Biology.
Mais se déplacer n’est pas leur seule compétence. Ces véritables petits cerveaux ont également été les premiers échantillons à initier le mouvement musculaire, exactement comme le font les neurones moteurs dans notre propre cerveau.
En effet, les chercheurs ont perçu des contractions musculaires contrôlées et visibles. De plus, en stimulant brièvement l’un des tractus axonaux, l’équipe pourrait provoquer une contraction musculaire robuste et organisée.
« Après 2-3 semaines de co-culture, on pouvait voir les faisceaux axonaux denses de l’organoïde innerver la moelle épinière de la souris ; les synapses étaient visibles entre les axones et les neurones de la moelle épinière de la souris », expliquent les chercheurs. « L’imagerie en temps réel du tissu musculaire de la souris a révélé des contractions musculaires concertées et sporadiques à périodicité irrégulière », ont-ils ajouté.
Les organoïdes cérébraux font partie des meilleurs outils nous permettant de mieux comprendre le développement et les maladies du cerveau humain. Cependant, les cultiver au-delà d’un certain point, reste actuellement un défi majeur. Aujourd’hui, la plupart des organoïdes cérébraux proviennent de cellules souches humaines, qui s’organisent spontanément en structures et en couches nécessaires au développement précoce du cerveau. Le problème est que, lorsque cette grappe atteint une certaine taille, le milieu est privé de nutriments et d’oxygène, et il cesse donc d’être utile.
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Mais cette nouvelle recherche est l’une des premières à dépasser cette limite. Après avoir découpé les organoïdes et les avoir placés sur une membrane poreuse, les chercheurs se sont assurés que les mini-cerveaux pourraient utiliser l’air environnant (au-dessus d’eux) et absorber les nutriments (se situant en-dessous), leur permettant ainsi rester en bonne santé durant environ une année.
Pourtant, même si ces mini-cerveaux sont plus sophistiqués que jamais, ils restent extrêmement petits et sont loin de la complexité complète de leurs homologues humains naturels. Néanmoins, les chercheurs espèrent que le succès de leur nouvelle approche nous permettra de mieux modéliser et de mieux comprendre certaines maladies du cerveau.
« Par exemple, cela ouvre la porte à l’étude des maladies neurodéveloppementales du corps calleux, des déséquilibres du circuit neuronal observés dans l’épilepsie, et d’autres défauts dans lesquels on pense qu’ils jouent un rôle, comme dans l’autisme et la schizophrénie », expliquent les chercheurs.