Des organoïdes cérébraux dotés d’ondes cérébrales auto-organisées dont les activités sont comparables à celles du cerveau humain ont été créés par une équipe de chercheurs du Eli and Edythe Broad Center of Regenerative Medicine and Stem Cell Research de l’UCLA. L’étude décrivant cette structure 3D réalisée à partir de cellules souches humaines a été publiée dans Nature Neuroscience.
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Des organoïdes qui ressemblent de près au tissu cérébral réel
Bennett Novitch, auteur principal de l’étude, explique que ces résultats montrent qu’il est possible de créer des organoïdes qui ressemblent de près au véritable tissu cérébral humain et que ces organoïdes peuvent être utilisés pour reproduire les caractéristiques du cerveau et de nombreuses pathologies connexes afin de mener des études beaucoup plus approfondies sans avoir besoin d’échantillons humains, comme des cellules cérébrales en laboratoire, ou d’études sur des cerveaux vivants.
Le syndrome de Rett
Par exemple, les chercheurs ont étudié le syndrome de Rett, un trouble neurologique, dans des organoïdes cultivés en laboratoire à partir de cellules souches provenant de patients. En particulier, les chercheurs ont pu observer des schémas d’activité électrique similaires aux convulsions qui se produisent dans le cerveau humain et qui sont l’une des caractéristiques de ce trouble.
Qu’est-ce qu’un organoïde ?
Les organoïdes sont fabriqués à partir de cellules souches pluripotentes induites (iPS). Il s’agit de cellules dérivées de cellules prélevées sur des tissus ou des organes humains, comme la peau ou le sang. Ces cellules peuvent ensuite être utilisées en laboratoire pour former d’autres cellules de l’organisme, y compris les neurones eux-mêmes. Les cellules peuvent être assemblées en structures tridimensionnelles et de véritables organoïdes, structures semblables à des organes humains miniatures, peuvent alors être créés.
Organoïdes de cerveaux humains
L’une des choses les plus difficiles, cependant, lors de la création d’organoïdes de cerveau humain, est de représenter également tous les types de signaux électriques qui se produisent dans notre cerveau en réponse à des stimuli, ainsi que les ondes coordonnées de diverses activités appelées oscillations neurales ou ondes cérébrales. Ce sont des caractéristiques essentielles à imiter car plusieurs maladies neurologiques ne peuvent être étudiées qu’en analysant ces fonctions, comme l’explique Ranmal Samarasinghe, chercheur au Broad Stem Cell Research Center et premier auteur de l’étude.
Cellules prélevées sur des personnes atteintes du syndrome de Rett
Les organoïdes cérébraux fabriqués par les chercheurs l’ont été à partir de cellules prélevées sur des personnes atteintes du syndrome de Rett, une maladie génétique qui peut entraîner des crises d’épilepsie et des retards d’apprentissage. Les oscillations neuronales des organoïdes cérébraux créés par les chercheurs étaient rapides et désorganisées, tout comme celles détectées par les électroencéphalogrammes des personnes atteintes du syndrome de Rett ou de troubles connexes.
Les chercheurs ont également essayé de traiter l’organoïde avec un médicament expérimental appelé Pifithrin-alpha : les « convulsions » dans les organoïdes cérébraux ont disparu et l’activité neuronale est devenue plus stable.
Analyse d’un large éventail de fonctions cérébrales
Ces résultats montrent que les organoïdes cérébraux peuvent également être utilisés pour analyser un large éventail de fonctions cérébrales ainsi que les troubles et les effets de divers médicaments qui ne peuvent être analysés en utilisant uniquement des cellules cérébrales. a
Boîte de Pétri. « C’est l’un des premiers exemples tangibles de test d’un médicament en action dans un organoïde cérébral », explique Samarasinghe, qui est également professeur adjoint de neurologie. « Nous espérons qu’il servira de tremplin vers une meilleure compréhension de la biologie du cerveau humain et des maladies du cerveau. »
