Des chercheurs implantent des mini-cerveaux humains dans le crâne de souris

Des chercheurs ont démontré pour la première fois que des cerveaux humains miniatures, cultivés à partir de cellules souches et implantés dans le crâne de souris vivantes, réagissaient à ce que ces dernières voyaient.

Une première

Ces dernières années, des scientifiques ont trouvé le moyen de ramener des cellules cutanées adultes à un état immature, pouvant ensuite se différencier en presque n’importe quel autre type de cellule. Connues sous le nom de cellules souches pluripotentes induites, celles-ci peuvent être utilisées pour fabriquer en laboratoire des versions minuscules mais fonctionnelles d’organes, appelées organoïdes, pouvant ensuite être utilisés pour étudier différentes maladies ainsi que les effets de composés médicamenteux.

Quelques mois seulement après l’implantation d’organoïdes de cerveau humain dans le crâne de rats, s’étant traduite par la formation de connexions entre les cellules humaines et les neurones des rongeurs, des chercheurs de l’université de Californie ont démontré que ces structures cultivées en laboratoire étaient également capables de répondre à des stimuli.

Selon les auteurs de la nouvelle étude, publiée dans la revue Nature Communications, jusqu’à présent, de telles réactions s’étaient avérées difficiles à observer en raison de la brieveté de l’activité cérébrale liée, ne dépassant pas quelques millisecondes. Afin d’imager les cellules, l’équipe a combiné deux techniques expérimentales.

L’équipe a dans un premier temps placé un réseau d’électrodes en graphène transparent sur les organoïdes transplantés, permettant d’enregistrer l’activité électrique neuronale intervenant à la fois dans les cellules du cerveau humain et le tissu cérébral des rongeurs. La microscopie à deux photons a de son côté montré que les vaisseaux sanguins des animaux s’étaient développés à l’intérieur des organoïdes, leur fournissant de l’oxygène et des nutriments.

Des connexions synaptiques de plus en plus étroites avec le tissu cérébral environnant

Trois semaines après l’implantation, les chercheurs ont projeté une lumière blanche devant les rongeurs et observé les réactions des différentes cellules cérébrales. Les électrodes en graphène ont montré des signes clairs de stimulation électrique, se propageant à partir du cortex visuel, indiquant que les organoïdes humains avaient établi des connexions synaptiques avec le tissu cérébral environnant. Au cours des 11 semaines suivantes, l’équipe a constaté que les implants étaient de plus en plus fonctionnellement intégrés à l’hôte.

« Aucune autre étude n’avait été capable d’enregistrer optiquement et électriquement en même temps », souligne Madison Wilson, auteure principale de l’étude. « Nos expériences indiquent que les stimuli visuels engendrent des réponses électrophysiologiques dans les organoïdes, correspondant aux réponses du cortex environnant. »

L’équipe prévoit d’utiliser prochainement cette technique afin d’étudier la progression des maladies neurologiques, ce qui pourrait potentiellement déboucher sur de nouveaux traitements.