Stanford transplante des tissus cérébraux humains cultivés en laboratoire chez des souris

Des scientifiques de l'Université de Stanford ont transplanté des tissus cérébraux humains cultivés en laboratoire chez des souris génétiquement modifiées pour être dépourvues de la majeure partie de leur cortex cérébral, créant des animaux hybrides dont le cerveau est composé à environ moitié de cellules humaines, une avancée qui, selon les chercheurs, pourrait transformer l'étude des troubles psychiatriques et neurodéveloppementaux.

L'étude, publiée mercredi dans la revue Nature, décrit comment l'équipe dirigée par le neuroscientifique Sergiu Pașca a cultivé des amas tridimensionnels de neurones corticaux humains, appelés organoïdes, à partir de cellules cutanées reprogrammées, puis les a placés chirurgicalement chez des souris nouveau-nées dont le cortex cérébral et l'hippocampe avaient été éliminés génétiquement au cours du développement. En trois mois, le tissu humain s'est étendu pour représenter plus de 90 pour cent du volume cortical, formant des connexions fonctionnelles dans tout le système nerveux de la souris et étendant des projections jusqu'à la moelle épinière.reuters+3

Comment cela fonctionne

Les chercheurs appellent les animaux résultants des souris "xénocorticales". Les tentatives précédentes de greffe de neurones humains dans des cerveaux de rongeurs étaient limitées car les neurones humains se développent environ 20 fois plus lentement que les neurones de souris, les laissant incapables de rivaliser pour l'espace de câblage. En supprimant génétiquement les cellules qui formeraient normalement le cortex de la souris, l'équipe de Pașca a donné au tissu humain l'espace et le temps nécessaires pour croître.npr

"L'espace normalement occupé par le cortex de la souris nous a permis de transplanter des organoïdes corticaux humains peu après la naissance et a donné au tissu humain la place de se développer considérablement", a déclaré Pașca. Malgré l'absence d'environ la moitié du volume de leur cerveau, les souris modifiées étaient étonnamment fonctionnelles avant la transplantation, un témoignage de la plasticité du cerveau en développement.iflscience+1

Les greffes ont également produit des neurones de von Economo rares, de grandes cellules impliquées dans la cognition sociale et la démence frontotemporale, qui n'avaient jamais été générées auparavant dans un modèle de laboratoire vivant.sciencealert+1

Une nouvelle fenêtre sur la maladie

Lors de tests comportementaux, les souris au cortex réduit ayant reçu des organoïdes humains ont obtenu de meilleurs résultats dans une tâche de labyrinthe de mémoire de travail que celles sans greffe, se rapprochant du niveau des souris normales. Lorsqu'elles ont été exposées à un faible taux d'oxygène, une condition que les souris tolèrent généralement bien mais qui peut provoquer une paralysie cérébrale chez l'humain, les souris xénocorticales ont montré des lésions neuronales et des troubles de la démarche, imitant une vulnérabilité typiquement humaine.thetransmitter+3

"La psychiatrie a l'un des taux de réussite les plus bas pour les essais cliniques", a déclaré Pașca lors d'une conférence de presse. "Les médicaments qui semblent très bien fonctionner dans les modèles animaux échouent de façon spectaculaire en clinique. Cela nous indique qu'il nous manque beaucoup d'informations sur la biologie humaine".bbc

Terrain éthique

Les chercheurs ont souligné qu'il ne s'agit pas de souris dotées de cerveaux humains. Les animaux conservent les organes sensoriels et les structures sous-corticales de la souris, et le tissu transplanté manque de l'architecture en couches d'un cortex humain mature. L'équipe a délibérément mis fin aux expériences avant que les neurones humains n'atteignent un stade de développement associé à des marqueurs de conscience.newscientist+2

Cependant, des experts extérieurs ont déclaré que ces travaux ouvrent un nouveau territoire éthique. "Cela nous amène dans de nouvelles zones grises pour lesquelles il n'existe pas de directives ou de normes éthiques claires", a déclaré la bioéthicienne de l'Université Duke, Nita Farahany, qui n'a pas participé à l'étude. Hongkui Zeng, de l'Allen Institute, a averti que des procédures similaires chez des animaux plus grands et vivant plus longtemps soulèveraient des préoccupations bien plus graves.npr

Pașca a reconnu la tension mais a souligné le coût de l'inaction. "Les troubles neurologiques et psychiatriques touchent près d'une personne sur cinq", a-t-il déclaré, "et pour bon nombre de ces conditions, nous ne comprenons toujours pas assez bien la biologie sous-jacente pour développer des traitements efficaces".reuters