Chaque jour, la science progresse un peu plus dans la compréhension de notre matière grise. Récemment, des scientifiques ont remplacé les tissus manquants de cerveaux de souris génétiquement modifiées par des cellules humaines. Cette expérience représente une avancée majeure dans l'étude des organoïdes cérébraux, ces minuscules modèles de cerveau humain cultivés à partir de cellules souches. Ces derniers permettent notamment d'imiter la structure et les fonctions principales de nos méninges.

À terme, les chercheurs espèrent utiliser les organoïdes pour mieux comprendre le développement du cerveau et des maladies cérébrales. Dans un article, Live Science revient sur cette expérience inédite.

Le modèle présenté dans cette étude, qui vient d'être publiée dans la revue Nature, «ouvre certainement des possibilités très intéressantes pour modéliser le développement neurologique humain et différents types de troubles neurodéveloppementaux», explique Isaac Chen, neurochirurgien et professeur à l'université de Pennsylvanie, aux États-Unis.

Les organoïdes cérébraux sont souvent cultivés dans des boîtes de Petri, en laboratoire. Les scientifiques ont choisi les souris pour leurs travaux pour une raison simple: la maturation des organoïdes dans leur cerveau est plus rapide, par rapport aux cultures cellulaires.

Des souris privées d'une partie de leur cerveau

Dans une étude publiée en 2022, une équipe de chercheurs avait déjà implanté ces minuscules cerveaux humains chez des rats de laboratoire. Ils s'étaient alors bien développés, établissant de meilleures connexions neuronales, tout en étant plus actifs. Cependant, notre encéphale arrive à maturité plus lentement que celui des rongeurs. Les cellules humaines implantées se développent donc à un rythme environ vingt fois plus lent.

Lors de cette nouvelle expérience, l'équipe a voulu favoriser la croissance des neurones humains. Ils ont mis au point une souris génétiquement modifiée, dont le cortex cérébral ne se développe qu'à 2%. La majeure partie de son hippocampe, centre de la mémoire, est absente. «Nous avons prélevé quatre organoïdes corticaux et les avons transférés à l'aide d'une seringue dans l'espace vacant, explique Sergiu Pașca, professeur de psychiatrie à l'université Stanford et coauteur de l'étude. Ils s'implantent, se greffent et, en quelques semaines, commencent à se développer. Puis, en quelques mois, ils occupent la majeure partie du volume cérébral.»

Plus étonnant encore, les chercheurs ont remarqué que les souris privées d'une grande partie de leur cerveau vivaient relativement bien. Mais quelques limites de motricité, de mémoire et de socialisation ont été remarquées.

À l'avenir, ces expériences permettraient d'étudier les effets sur le cerveau de l'hypoxie et de l'exposition à des toxines ou à des médicaments. Les organoïdes humains pourraient être également utiles pour étudier la paralysie cérébrale ou l'autisme. En ce qui concerne l'aspect éthique de ce genre d'essais, Sergiu Pașca affirme avoir consulté des experts et un comité d'éthique, soucieux de garantir le bien-être des animaux. Il rappelle qu'aucune nouvelle capacité cognitive n'a été observée chez les rongeurs.