Utiliser des cellules prélevées dans le sang et reprogrammées en cellules souches [1], des chercheurs de l’Université de la Saskatchewan ont réussi à fabriquer des organoïdes cérébraux d’environ trois millimètres de diamètre. Ces ” mini-cerveaux » se distinguent par le fait qu’ils sont composés de quatre types différents de cellules cérébrales [2], alors que la plupart des organoïdes cérébraux ne sont constitués que de neurones (voir Organoïdes cérébraux pour étudier les troubles du développement neurologique). Ils ont publié leurs travaux dans la revue Frontières des neurosciences cellulaires [3].
Un « modèle » plus fidèle pour aider au diagnostic
Ces organoïdes reflètent « plus fidèlement » un cerveau humain adulte, assure Tyler Wenzel, premier auteur de l’étude. Ainsi, ils pourraient être utilisés pour diagnostiquer des pathologies, comme la maladie d’Alzheimer, à partir d’échantillons sanguins de patients. Ils pourraient également être utilisés pour tester l’efficacité des médicaments sur les patients, réduisant ainsi le délai d’accès à un traitement adapté, par exemple en cas de dépression. Le scientifique envisage désormais d’étendre les tests à un plus grand nombre de patients.
Une équipe de Centre médical de l’hôpital pour enfants de Cincinnati a pour sa part développé le premier « mini-cerveau » humain qui intègre une barrière hémato-encéphalique (BBB) « complètement fonctionnel »[4]appelé ” BBB [5] assemblée « . Ces organoïdes imiter le développement neurovasculaire humain, fournissant une représentation fidèle de la barrière dans le tissu cérébral en croissance et en fonctionnement » (cf. Les chercheurs étudient la vascularisation des organoïdes cérébraux). Ces résultats ont été publiés dans la revue Cellule souche [6].
” L’absence d’un modèle humain authentique de BBB constitue un obstacle majeur à l’étude des maladies neurologiques », explique l’auteur principal de l’étude, Ziyuan Guo. En effet, « Les modèles animaux que nous utilisons actuellement dans la recherche ne reflètent pas avec précision le développement du cerveau humain et la fonctionnalité BBB. « .
Assemblage d’organoïdes
LE ” Assembloïdes BBB » combinent deux types distincts d’organoïdes : les organoïdes cérébraux, qui imitent le tissu cérébral humain, et les organoïdes des vaisseaux sanguins, qui imitent les structures vasculaires.
En l’espace d’un mois environ, ces structures distinctes [7] fusionné en une seule sphère mesurant un peu plus de 4 millimètres de diamètre.
Bien qu’ils ” recréer de nombreuses interactions neurovasculaires complexes observées dans le cerveau humain “, ces ” assembloïdes » ne sont pas des modèles complets du cerveau. Par exemple, ils sont dépourvus de cellules immunitaires et n’ont aucun lien avec le reste du système nerveux.
Démontrer l’utilité potentielle de « nouvelles assemblées “, les chercheurs ont utilisé une lignée de cellules souches dérivées de patients atteints d’une maladie cérébrale rare appelée cavernome cérébral. [8]. Mais les scientifiques envisagent de nombreuses applications, de la recherche de nouveaux traitements au développement de biomatériaux en passant par l’évaluation de la toxicité de composants chimiques (voir Recherche sur les organoïdes cérébraux : une question de conscience).
[1] Technique des cellules iPS
[2] Neurones, cellules microgliales, astrocytes et oligodendrocytes
[3] Tyler J. Wenzel et al, Les organoïdes cérébraux conçus pour donner naissance à des réseaux gliales et neuronaux après 90 jours de culture présentent des protéoformes spécifiques à l’homme, Frontières des neurosciences cellulaires (2024). DOI : 10.3389/fncel.2024.1383688
[4] ” Contrairement au reste de notre corps, les vaisseaux sanguins du cerveau possèdent une couche supplémentaire de cellules très compactes qui limitent considérablement la taille des molécules pouvant passer de la circulation sanguine au système nerveux central.. » « Une barrière fonctionnant correctement maintient la santé du cerveau en empêchant l’entrée de substances nocives et en permettant aux nutriments essentiels d’atteindre le cerveau. Cependant, cette même barrière empêche également de nombreux médicaments potentiellement utiles d’atteindre le cerveau. De plus, plusieurs troubles neurologiques sont provoqués ou aggravés lorsque la barrière hémato-encéphalique ne se forme pas correctement ou commence à se briser. »
[5] Pour Barrière hémato-encéphalique
[6] Lan Dao et al, Modélisation de la formation de la barrière hémato-encéphalique et des malformations caverneuses cérébrales dans les organoïdes humains dérivés de la CSP, Cellule souche (2024). DOI : 10.1016/j.stem.2024.04.019
[7] organoïdes cérébraux mesurant 3 à 4 millimètres de diamètre et organoïdes de vaisseaux sanguins d’environ 1 millimètre de diamètre
[8] ” Cette maladie génétique, caractérisée par un dysfonctionnement de l’intégrité de la barrière hémato-encéphalique, se traduit par des amas de vaisseaux sanguins anormaux dans le cerveau qui ressemblent souvent à des framboises. Cette maladie augmente considérablement le risque d’accident vasculaire cérébral. »
Sources : Medical Xpress, Université de la Saskatchewan (14/05/2024) ; Medical Xpress, Centre médical de l’hôpital pour enfants de Cincinnati (20/05/2024)
