Aux Etats-Unis, des biologistes ont cultivé en laboratoire des mini organoïdes cérébraux dérivés de cellules souches de souris. Des ingénieurs les ont ensuite entrainé avant de leur faire passer un test d’ingénierie, avec plus ou moins de succès. Que doit t-on comprendre de cette curieuse expérience ?

Le test du pendule inversé

Différents départements de l’Université de Californie à Santa Cruz (Etats-Unis) ont collaboré dans le cadre d’une étude publiée dans la revue Cell Reports le 24 février 2026. Dans un premier temps, des biologistes et experts en génétique ont cultivé en laboratoire des mini organoïdes cérébraux à partir de cellules souches de souris. Or, ces structures multicellulaires en 3D étaient censées reproduire – de manière basique – l’anatomie ainsi que certaines fonctions simple d’un cerveau.

Des ingénieurs en informatique ont ensuite entrainé ces structures à résoudre une tâche particulière, à savoir le test du pendule inversé. Classique en automatique pour tester des algorithmes de contrôle, le pendule inversé est un système physique instable impliquant une tige avec une masse à son extrémité supérieure, maintenue en équilibre vertical. L’objectif des mini organoïdes cérébraux était donc de lutter contre l’oscillation du pendule en corrigeant ses mouvements à l’aide d’un chariot (en remplacement de la main), afin de le maintenir en équilibre.

L’importance de la notion de rétroaction adaptative

Il est important de souligner que les structures en question étaient dénuées de conscience et n’avaient aucune compréhension de la tâche demandée. De plus, les chercheurs ont stoppé chaque tentative dès lors que le pendule dépassait un certain angle, c’est à dire lorsque ce dernier partant trop loin sur un des côtés. Également, les auteurs ont procédé à plusieurs essais afin de déterminer si les « mini cerveaux » étaient ou non capables de progresser. Toutefois, ceci impliquait une notion particulière : afin de progresser, le système devait se corriger en tenant compte de ses propres erreurs. Par ailleurs, les chercheurs ont intégré la notion de boucle de rétroaction. Par exemple, lorsque l’on s’amuse à faire tenir un stylo en équilibre, toute perte d’équilibre génère une information sensorielle au niveau du cerveau, ce dernier ordonnant à la main de bouger.

Trois protocoles différents ont été testés, dans le cadre de cycles de cinq essais. Pour le premier protocole, les mini cerveaux recevaient des informations sur l’inclinaison du pendule mais aucune autre donnée pouvant influencer leurs réactions. Le deuxième impliquait l’envoi d’une simulation aléatoire à certains neurones, sans lien direct avec l’issue des tentatives.

En ce qui concerne le troisième, certains neurones choisis au hasard au sein des structures recevaient de petites décharges électriques lorsque le pendule perdait davantage d’équilibre, en comparaison avec les essais précédents. Lors des tentatives suivantes, si le pendule se maintenait droit plus longtemps, la probabilité de stimuler le système augmentait. Dans le cas contraire, les chercheurs ciblaient d’autres neurones. Il est ici question d’une rétroaction adaptative ayant, à l’inverse des autres protocoles, permis aux mini cerveaux de progresser.

Crédit : Teodorescu et al., Cell Reports., 2026

Un modèle simple de mesure de la plasticité cérébrale

Selon les résultats, seuls 2,3 % des cycles d’essais sans rétroaction ont donné satisfaction (premier protocole). Au niveau des simulations aléatoires (second protocole), le taux était de 4,4%. Enfin, la boucle de rétroaction a permis d’atteindre un taux surprenant de 46%, soit quasiment un cycle sur deux concerné par un maintient plus long de l’équilibre du pendule. Cependant, les auteurs de l’étude ont observé que les mini organoïdes cérébraux ne mémorisaient pas leurs progrès. Après un repos de 45 minutes, le niveau de leur performances se réinitialisait.

En l’absence d’ancrage mémoriel, il serait légitime de se questionner à propos de la pertinence de ce genre d’étude. Néanmoins, les auteurs désirant vérifier si un tel réseau neuronal basique était capable de faire moins d’erreurs à l’aide de stimulations, ont indiqué que leur but n’était pas de générer une forme d’intelligence primaire au sein des organoïdes.

En réalité, l’objectif se situait sur le plan de la recherche thérapeutique, plus précisément la recherche sur le cerveau et le traitement des maladies neurologiques de type Alzheimer et Parkinson. Ces travaux ont donc permis de constituer un modèle simple de mesure de la plasticité cérébrale afin d’étudier certains phénomènes, dont l’étude serait beaucoup plus difficile dans le cas d’un cerveau humain entier.