Des souris avec des cellules nerveuses humaines
Des scientifiques ont réussi à créer des souris dotées d’une quantité remarquable d’espace pour le développement de tissus cérébraux humains. En génétiquement modifiant des animaux dépourvus d’une partie de leur cerveau, les chercheurs ont établi un modèle vivant dans lequel des amas de neurones humains de la taille d’un pois pouvaient s’étendre, mûrir et s’intégrer dans un système nerveux en développement, finissant par dominer le cortex des souris, la couche externe du cerveau. Ce modèle offre une nouvelle approche pour étudier les circuits neuronaux humains et les maladies cérébrales, rapportent les chercheurs dans un article publié le 16 septembre dans la revue Nature.
L’objectif de cette recherche est de rendre accessibles les aspects du développement et de la fonction cérébrale humaine pour une investigation plus approfondie, permettant ainsi le développement de thérapeutiques, explique Sergiu Pașca, neuroscientifique à l’Université de Stanford.
L’idée de faire croître des structures cérébrales miniatures dans une boîte de culture a émergé au début des années 2010, lorsque des chercheurs en Autriche ont démontré que des cellules souches pouvaient s’organiser en tissus tridimensionnels ressemblant à des aspects du cerveau humain en développement. Cependant, ces petits amas de cellules nerveuses humaines, appelés organoïdes, manquaient des connexions et des entrées sensorielles d’un cerveau vivant.
En 2022, Pașca et ses collègues ont développé un moyen de transplanter des organoïdes humains dans des rats nouveau-nés, amenant finalement les cellules humaines à constituer environ un tiers d’un côté du cortex du rat. Toutefois, les neurones des rats mûrissent plus rapidement que leurs homologues humains, limitant ainsi le développement des tissus humains dans ce modèle de rongeur.
Pour surmonter cette limitation, Pașca et son équipe ont élevé des souris génétiquement modifiées pour se développer sans la majeure partie de leur cortex et de l’hippocampe voisin, deux structures impliquées dans le mouvement, l’apprentissage et la mémoire, représentant ensemble environ la moitié du volume total du cerveau. Bien que ces animaux présentent quelques défauts comportementaux, ils se sont révélés « étonnamment fonctionnels », selon Pașca.
L’espace créé par l’absence de ces tissus a permis d’accueillir des organoïdes cérébraux humains cultivés à partir de cellules souches de donneurs en bonne santé, avec un taux de succès de 25 sur 29 lors des tentatives de transplantation. Au cours des trois mois suivants, le tissu humain a vu son volume multiplié par près de cinq, remplissant finalement plus de 90 % du cortex. Ce tissu a développé une gamme de types cellulaires, y compris des neurones rares qui se sont révélés presque impossibles à générer en culture. Bien que le tissu ne présente pas certaines caractéristiques d’un cortex mature, il s’est néanmoins connecté de manière extensive au système nerveux de la souris, fournissant une plateforme pour étudier des circuits neuronaux humains dysfonctionnels.
Les chercheurs ont utilisé ces souris pour modéliser la paralysie cérébrale, une incapacité causée par des dommages au cerveau en développement. Ils ont soumis les animaux greffés à une privation d’oxygène. Après cette expérience, le tissu humain a montré des signes cellulaires de bles, et les souris ont développé des problèmes de démarche et de coordination des membres, des caractéristiques également observées chez les personnes atteintes de cette pathologie.
« Cela pourrait être utilisé à l’avenir pour tester de nombreux traitements envisagés pour la paralysie cérébrale », indique Pașca. Il prévoit d’étudier la démence frontotemporale et les formes génétiques d’autisme avec ces souris, en utilisant des organoïdes dérivés de cellules de patients affectés par ces conditions.
Cette technique, bien que audacieuse, soulève des questions éthiques quant à la limite à ne pas franchir, remarque H. Isaac Chen, neurochirurgien à l’Université de Pennsylvanie, qui étudie les organoïdes cérébraux sans avoir participé à cette recherche. Pașca a pris des mes pour aborder ces préoccupations éthiques, en consultant un panel d’experts dirigé par Insoo Hyun, bioéthicien à l’Université nationale de Singapour. Hyun reconnaît que ce nouveau modèle de souris soulève des questions légitimes, mais estime qu’il existe peu de preuves que ces souris aient franchi la limite éthique.
Ce qui importe, selon lui, n’est pas la quantité de tissu humain contenu dans un animal, mais ce que ce tissu lui permet de faire. Lors de tests de contrôle moteur fin et de mémoire, les performances des souris greffées se sont situées entre celles des souris avec des cerveaux intacts et celles dépourvues de cortex. Hyun conclut que, jusqu’à présent, ces souris ne semblent pas avoir acquis de capacités cognitives supplémentaires.
Cette recherche, bien que fascinante, rappelle que la frontière entre la science et l’éthique demeure un sujet de débat crucial.
Source : Nature
