Harvard maintient des organoïdes cérébraux en vie pendant 5 ans

Des neuroscientifiques de Harvard ont maintenu des organoïdes cérébraux humains cultivés en laboratoire en vie pendant plus de cinq ans, triplant le précédent record et démontrant que ces modèles miniatures du cortex cérébral peuvent reproduire fidèlement le calendrier de développement d'un cerveau humain vivant. Les résultats, publiés mercredi dans Nature, ouvrent de nouvelles voies pour étudier les troubles neurologiques qui apparaissent plus tard dans la vie et pourraient éventuellement mener à des thérapies impliquant le remplacement de cellules cérébrales malades.current.fas.harvard+1

Une horloge vivante dans une boîte de Pétri

L'étude, dirigée par Paola Arlotta, professeure de biologie des cellules souches et régénératrice à Harvard, a examiné 34 organoïdes, des amas de la taille d'un grain de poivre contenant chacun plus d'un million de cellules du cortex cérébral dérivées d'échantillons de sang humain. En combinant ces travaux avec des recherches antérieures, l'équipe a rassemblé des données sur 110 organoïdes et près de 425 000 cellules individuelles, en les surveillant par séquençage d'ARN sur cellule unique à huit moments clés entre six mois et cinq ans.current.fas.harvard

Le précédent record pour l'organoïde cérébral le plus âgé, rapporté en 2021 par des chercheurs de l'UCLA et de Stanford, était de 694 jours, soit un peu moins de deux ans.kuwaittimes+1

En utilisant la méthylation de l'ADN comme "horloge biologique", les chercheurs ont découvert que leurs organoïdes reproduisaient la même séquence de développement moléculaire documentée dans les cerveaux humains vivants pendant la gestation et les premières années de la vie. Les neurones ont établi des connexions entre eux et ont émis des signaux électriques que les organoïdes ont maintenus pendant au moins deux ans.medicalxpress

Une 'distorsion temporelle' du développement

Dans ce qu'Arlotta a qualifié d'"expérience folle", l'équipe a mélangé des cellules qui se développaient depuis un an avec d'autres âgées de seulement deux semaines, créant un organoïde chimérique. Lorsqu'elles ont été exposées à des signaux chimiques, les cellules plus jeunes se sont comportées normalement, produisant des neurones précoces. Mais les cellules plus âgées ont sauté des étapes, générant immédiatement des neurones de stade avancé qui prendraient normalement des mois à apparaître.kuwaittimes

"Nous avons été un peu choqués par les résultats", a déclaré Arlotta. "J'aime appeler cela une 'distorsion temporelle' du développement : ils sautent des étapes."current.fas.harvard

La découverte indique que les cellules cérébrales des organoïdes "ont enregistré le passage du temps et conservent une mémoire des étapes de développement déjà effectuées", selon l'article de Nature. Cela ne signifie pas que les organoïdes ont des souvenirs au sens conventionnel, a souligné Arlotta, mais plutôt que leur historique de développement est "gravé" au niveau cellulaire.pubmed.ncbi.nlm.nih+1

Implications et limites

Cette percée pourrait aider les chercheurs à étudier comment des troubles tels que l'autisme et la schizophrénie apparaissent et progressent au fil du temps, car la plupart des études précédentes sur les organoïdes ne capturaient que les premières phases du développement cérébral. Arlotta a émis l'hypothèse que la technique de distorsion temporelle pourrait un jour être utilisée pour générer rapidement des types spécifiques de cellules cérébrales à des fins thérapeutiques.kuwaittimes+1

Les scientifiques s'accordent largement à dire que les organoïdes ne sont pas capables de conscience ou de fonctions cérébrales supérieures. Les organoïdes utilisés dans cette étude ont depuis été détruits.kuwaittimes