Dans un article publié dans Nature Communications, les scientifiques ont détaillé comment les neurones issus de cellules souches humaines peuvent interagir avec les cellules nerveuses des rongeurs vivants.
Par Denis Pachéco
Pour résoudre une autre pièce du puzzle concernant le fonctionnement de notre cerveau, des scientifiques de l’Université de Stanford, aux États-Unis, ont créé des structures miniatures similaires au cerveau humain – également connues sous le nom d’organoïdes cérébraux – qui ont été transplantées dans des souris.
Dans un article publié dans la revue Communication Nature, les chercheurs ont détaillé comment les neurones issus de cellules souches humaines peuvent interagir avec les cellules nerveuses des rongeurs vivants. L’un des objectifs de l’expérience consiste à générer des thérapies pour les maladies neurologiques.
Selon le professeur Patricia Beltrão-Braga, du département de microbiologie de l’Institut des sciences biomédicales (ICB) et de la plate-forme scientifique Pasteur-USP, la première étape pour la réalisation d’une étude de cette ampleur a été franchie en 2006, lorsque le Le scientifique japonais Shinya Yamanaka, chercheur sur les cellules souches adultes, a découvert comment les cellules matures peuvent être reprogrammées pour devenir pluripotentes, c’est-à-dire des cellules capables de se transformer en n’importe quel type de cellule adulte.
« Yamanaka a développé une technologie de reprogrammation cellulaire à partir de cellules cutanées de souris », explique le spécialiste. De manière générale, à l’aide de virus recombinés, le médecin a reprogrammé les cellules de la peau qui « ont remonté le temps et sont devenues des cellules embryonnaires », résume-t-elle.
La nouvelle étude a utilisé la technologie pour développer des cellules cérébrales humaines. Après avoir été cultivées, les cellules humaines ont été injectées dans le cerveau de ratons nouveau-nés, dans l’espoir qu’elles grandissent avec celles des rats.
La nouveauté de l’oeuvre, selon Patricia, réside dans le fait de laisser les modèles in vitro (c’est-à-dire où les cellules sont cultivées en dehors d’un organisme vivant) pour un modèle in vivodans lequel les cellules sont vascularisées chez un animal, « le sang traversant et alimentant ces cellules ».
Selon le spécialiste, les organoïdes humains implantés mettent du temps à se vasculariser et à s’intégrer dans le cerveau du rat. Par conséquent, il a fallu plus de six mois d’attente pour qu’ils s’intègrent pleinement. Lorsque les scientifiques ont finalement examiné les cerveaux des animaux à la fin de cette période, ils ont attesté que l’intégration avait réussi.
Dans l’article, les chercheurs ont décrit comment ils ont génétiquement modifié les neurones des organoïdes pour qu’ils se déclenchent lorsqu’ils sont stimulés par la lumière d’un câble à fibre optique intégré dans le cerveau des rats. L’équipe a entraîné les souris à lécher un bec pour recevoir de l’eau pendant que la lumière était allumée. Ensuite, lorsqu’elles ont illuminé les cerveaux hybrides, on a demandé aux souris de se lécher le bec, ce qui signifie que les cellules humaines s’étaient suffisamment intégrées pour aider à guider le comportement des animaux.
« Ce qu’ils voulaient vérifier, c’est s’il était possible d’avoir une sorte de contrôle et d’interaction de l’environnement extérieur avec ce cerveau hybride humain-rat », résume-t-elle. Visant à utiliser l’expérience pour comprendre une gamme de troubles cérébraux, les scientifiques ont également créé des organoïdes cérébraux à partir de cellules souches de trois personnes atteintes d’une maladie génétique appelée syndrome de Timothy, qui peut provoquer des symptômes similaires à ceux observés dans l’autisme.
Lors de la comparaison du modèle in vitroavec le modèle transplanté chez la souris, les chercheurs ont remarqué que la version in vivo « a répondu de manière beaucoup plus mature aux stimuli, avait beaucoup plus de signaux électriques et plus d’arborisation, c’est-à-dire que les neurones étaient plus arborisés et ramifiés ». Pour le professeur, ce sont ces différences subtiles révélées par l’utilisation du modèle animal qui peuvent être utilisées pour obtenir de nouvelles données sur, par exemple, le fonctionnement des maladies neurologiques. A partir de l’observation, de nouvelles techniques de diagnostic et de traitement peuvent être conçues.
À l’avenir, ce type d’étude doit traiter des implications éthiques entourant la création d’hybrides rongeurs-humains. « Nous ne savons pas quel genre de similarité les animaux hybrides peuvent avoir avec les neurones humains ; comment cela pourrait se refléter dans leur comportement, par exemple. Pourtant, davantage de recherches de cette nature pourraient éclairer notre compréhension du fonctionnement réel de notre cerveau.
