Des mini-cerveaux humains implantés dans des souris réagissent à la lumière que les animaux voient
Pour la première fois, il a été démontré que des cerveaux humains miniatures, cultivés à partir de cellules souches et implantés dans des souris vivantes, réagissaient à ce que ces dernières voyaient. Les scientifiques ont pu observer ces réactions en temps réel grâce à des électrodes en graphène spécialisées.
Image d’entête : de minuscules « organoïdes » de cerveau humain dans une boîte de laboratoire. (David Baillot/ UC San Diego)
Ces dernières années, des scientifiques ont trouvé le moyen de ramener des cellules cutanées adultes à un état immature qui peut ensuite être transformé en presque tout autre type de cellule du corps. Ces cellules souches pluripotentes induites peuvent être utilisées pour fabriquer en laboratoire des versions minuscules mais fonctionnelles d’organes, appelées organoïdes.
Étant donné qu’il s’agit d’une représentation tridimensionnelle plus naturelle de la réalité, les organoïdes peuvent être utilisés pour modéliser le développement, les maladies et les réactions aux médicaments de manière beaucoup plus précise qu’avec des cultures plates de cellules dans une boîte. Au fil des années, les scientifiques ont réussi à faire pousser des versions miniatures de cerveaux, de cœurs, de poumons, de foies, de reins, d’estomacs, d’yeux, de pancréas, et même de vaisseaux sanguins et de follicules pileux.
En octobre dernier, une équipe de l’université Stanford a implanté pour la première fois des organoïdes de cerveau humain dans des rats et elle a constaté que les cellules humaines formaient des connexions avec les neurones des rats. Dans cette nouvelle étude (lien plus bas), des scientifiques de l’Université de Californie à San Diego ont poursuivi ces travaux en montrant que les organoïdes de cerveau humain implantés dans des souris étaient capables de répondre à des stimuli.
A partir de l’étude : génération de cellules souches pluripotentes humaines induites (hiPSC) à partir de fibroblastes de la peau ; culture d’organoïdes dérivés de hiPSC pour implantation dans le cortex de souris. (Madison N. Wilson et col./ Nature Communications)
Auparavant, ce phénomène était difficile à observer car l’activité cérébrale en question ne dure que quelques millisecondes, ce que la technologie existante a du mal à capter. L’équipe de l’UC San Diego a donc combiné deux techniques expérimentales pour obtenir des images des cellules cérébrales.
Tout d’abord, elle a placé un réseau d’électrodes en graphène transparent sur les organoïdes transplantés. Ces dispositifs ont permis à l’équipe d’enregistrer l’activité électrique neuronale qui se déroule à la fois dans les cellules du cerveau humain et dans le tissu cérébral environnant de la souris. Ensuite, ils ont utilisé la microscopie par excitation à deux photons pour visualiser les cerveaux et ils ont constaté que les vaisseaux sanguins de la souris s’étaient développés dans les organoïdes, leur fournissant de l’oxygène et des nutriments.
Des électrodes en graphène permettent aux scientifiques de mesurer l’activité électrique des organoïdes du cerveau humain et du tissu cérébral environnant chez la souris. (David Baillot/ UC San Diego)
Trois semaines après l’implantation, les chercheurs ont réalisé des expériences au cours desquelles ils ont projeté une lumière blanche devant les souris et ils ont observé les réactions des différentes cellules du cerveau. Bien entendu, les électrodes en graphène ont montré des signes clairs de stimulation électrique, se propageant à partir du cortex visuel. Cela prouvait que les organoïdes humains avaient établi des connexions synaptiques avec le tissu cérébral environnant de la souris. Au cours de 11 semaines d’expériences de suivi, l’équipe a montré que les implants étaient de plus en plus intégrés fonctionnellement à l’hôte.
Selon Madison Wilson, premier auteur de l’étude :
Aucune autre étude n’a été capable d’enregistrer optiquement et électriquement en même temps. Nos expériences révèlent que les stimuli visuels évoquent des réponses électrophysiologiques dans les organoïdes, correspondant aux réponses du cortex environnant.
Dans ses futurs travaux, l’équipe prévoit de modéliser la progression des maladies neurologiques à l’aide de cette technique, ce qui pourrait éventuellement aider à débloquer de nouveaux traitements potentiels.
L’étude publiée dans Nature Communications : Multimodal monitoring of human cortical organoids implanted in mice reveal functional connection with visual cortex et présentée sur le site de l’Université de Californie à San Diego : Human brain organoids implanted into mouse cortex respond to visual stimuli for first time.
Bonsoir maître, et bonjour à toustes.
Je trouve cette expérience folle et me demande ce que vit le rat. Comment cela se passerait-il pour le sujet si l’on répétait l’expérience sur un sujet conscient de lui même ? Sentirait -II sa psychée parasitée par une seconde conscience qui naîtrait en lui. Qu’en est il du cerveau humains se développant dans un corps pour lequel il n’est pas fait, serait-il bridé cognitivement ou capable de s’adapter à ce nouveaux corps et à ses perception ?? Y’aurait il synergie ou compétition entre ces deux cerveaux ??
Tant de question, c’est excitant !