En fusionnant différents organoïdes humains, les chercheurs ont créé des «mini-cerveaux» contenant la plupart des types de cellules trouvés dans le cerveau fœtal
Des organoïdes cérébraux dérivés de cellules souches embryonnaires humaines cultivées en laboratoire
Les «mini-cerveaux» humains qui contiennent 80% des types de cellules dans un cerveau fœtal âgé de 40 jours ont été créés en fusionnant différents organoïdes ensemble.
«Nous arrivons au point que nous nous rapprochons du cerveau fœtal», explique Annie Kathuria à l'Université Johns Hopkins dans le Maryland. La raison de cela est de créer des organoïdes mieux adaptés aux conditions d'étude telles que l'autisme et la schizophrénie, ce qui est difficile à faire chez les animaux, dit-elle.
«Si nous voulons faire des maladies, une toxicologie ou des études environnementales sur un cerveau dans un plat, nous devons nous rapprocher le plus possible du cerveau (humain)», explique Kathuria. «Je dirais que c'est un peu mieux qu'une souris, un peu moins qu'un humain. C'est quelque part entre les deux.
Ces structures, que l'équipe appelle des organoïdes cérébraux multi-régions, ne sont encore nulle part près d'un vrai cerveau humain, explique Kathuria. «Nous sommes très loin de arriver au point où nous devons nous soucier que cela développe la conscience, la douleur ou l'intelligence.»
Au cours des deux dernières décennies, il est devenu possible de développer des versions miniatures de nombreux organes humains en mettant des cellules souches dans les bonnes conditions chimiques et physiques. En 2013, une équipe qui comprenait Madeline Lancaster au MRC Laboratory of Molecular Biology à Cambridge, au Royaume-Uni, a cultivé des organes cérébraux humains pour la première fois.
Les organoïdes cérébraux animaux et humains sont désormais largement utilisés pour la recherche. Quelques groupes essaient même de les transformer en processeurs d'intelligence artificielle vivants pour effectuer diverses tâches.
Cependant, en plus de contenir beaucoup moins de neurones dans l'ensemble, les organoïdes cérébraux sont également constitués d'une petite fraction des types de cellules trouvés dans un cerveau normal, ce qui les rend plus comme des versions miniatures de régions cérébrales spécifiques que l'organe entier.
Ils ne poussent pas non plus de plus de quelques millimètres de large parce que, sans vaisseaux sanguins pour fournir de l'oxygène, les cellules du milieu commencent à mourir une fois qu'elles s'agrandissent.
L'équipe de Kathuria est l'une des nombreuses qui essaie de résoudre ces problèmes en fusionnant différents organoïdes ensemble. Les chercheurs ont généré deux types d'organeïdes cérébraux des cellules cérébrales et du cerveau postérieur, plus un organoïde épithélial, car ces cellules forment des vaisseaux sanguins, entre autres.
Après 20 jours, les trois organoïdes – chacun moins d'un millimètre de diamètre – ont été mis en contact, entraînant une fusion. Certaines cellules se sont déplacées d'un organoïde dans une autre, ils se sont donc entremêlés dans une certaine mesure.
L'équipe a répété les expériences avec des cellules souches de trois individus, mais chaque organoïde fusionné a été dérivé des cellules d'une seule personne.
La fusion des types d'organeïdes de cette manière est certainement une approche passionnante, explique Lancaster, qui n'était pas impliquée dans l'étude. Mais d'autres équipes ont créé des organoïdes fusionnés – parfois appelés assembloïdes – avec un niveau de sophistication similaire, explique Lancaster.
En plus de créer la plupart des types de cellules observés dans le cerveau fœtal précoce, l'équipe a également vu les premiers stades des cellules épithéliales germées dans des vaisseaux sanguins, explique Kathuria. L'équipe travaille maintenant à fournir une certaine forme de mouvement fluide pour encourager leur développement. «Nous collaborons avec des ingénieurs pour commencer à générer le flux dans le système», dit-elle.
Jusqu'à présent, aucune équipe n'a réussi à créer des organoïdes cérébraux avec des vaisseaux sanguins de travail, explique Lancaster.
À un moment donné, la communauté scientifique devra décider d'un point de coupure au-delà de laquelle le développement des organes cérébraux est contraire à l'éthique, explique Kathuria. Mais il pourrait être 10 ans avant que la technologie arrive à ce stade, dit-elle.
