Des scientifiques ont développé un organoïde unique qui imite l'ensemble du cerveau

Des chercheurs de l'Université Johns Hopkins ont développé un organoïde cérébral humain unique contenant du tissu nerveux et des vaisseaux sanguins rudimentaires. Ce développement pourrait constituer une avancée majeure dans l'étude des troubles neuropsychiatriques tels que l'autisme.

« Nous avons créé un organoïde de nouvelle génération », a déclaré Annie Kathuria, auteure principale et professeure adjointe au département de génie biomédical de la JHU, qui étudie le développement cérébral et les maladies neuropsychiatriques. « Généralement, les études créent des organoïdes qui ne représentent qu'une seule partie du cerveau: le cortex, le rhombencéphale ou le mésencéphale. Nous avons réussi à développer un organoïde cérébral rudimentaire complet que nous appelons organoïde cérébral multirégional (OMR). »

Ces travaux, publiés dans la revue Advanced Science, sont l'une des premières réalisations scientifiques à créer un organoïde incluant des tissus de toutes les principales régions cérébrales interagissant entre elles. Ceci est particulièrement important pour l'étude des maladies affectant l'ensemble du cerveau, comme la schizophrénie ou l'autisme. Jusqu'à présent, ces études étaient principalement menées sur des modèles animaux.

Pour cultiver l'organoïde MRBO, l'équipe de Kathuria a d'abord cultivé des cellules neuronales de différentes parties du cerveau, ainsi que des vaisseaux sanguins rudimentaires, dans des boîtes de Pétri séparées. Ils ont ensuite relié ces parties à l'aide de protéines de « colle » spéciales, permettant aux tissus de se développer ensemble et de communiquer. À mesure que l'organoïde grandissait, des signaux électriques ont commencé à émerger, indiquant l'activité du réseau neuronal.

L'organoïde créé comprenait un large éventail de cellules neuronales similaires à celles du cerveau d'un embryon humain au 40e jour de développement. La structure du mini-cerveau créée en laboratoire a réussi à reproduire environ 80 % des types cellulaires caractéristiques des premiers stades du développement cérébral humain.

Bien que le MRBO soit significativement plus petit que le cerveau réel (environ 6 à 7 millions de neurones contre des dizaines de milliards chez un adulte), il offre une plate-forme unique pour étudier le développement du cerveau dans son ensemble.

L'organoïde a également montré une forme précoce de la barrière hémato-encéphalique, une couche de cellules qui contrôle le passage des substances dans le cerveau.

« Si nous voulons comprendre les troubles neurodéveloppementaux ou les maladies psychiatriques, nous devons travailler avec des cellules humaines. Mais je ne peux pas simplement demander à quelqu'un de me prêter son cerveau pour étudier l'autisme », explique Kathuria. « Les organoïdes cérébraux entiers nous permettent d'observer la progression de la maladie en temps réel, de tester des traitements et même de développer des thérapies personnalisées. »

Les scientifiques soulignent que l'utilisation de tels organoïdes pour tester de nouveaux médicaments pourrait améliorer l'efficacité des essais cliniques. Aujourd'hui, 85 à 90 % des médicaments échouent aux essais de phase I sur l'homme, et pour les médicaments neuropsychiatriques, le taux d'échec est encore plus élevé, atteignant 96 %. Cela s'explique par le fait que les modèles animaux sont principalement utilisés aux premiers stades de développement, tandis que le MRBO reproduit mieux le développement du cerveau humain et peut servir de modèle plus précis.

« La schizophrénie, l'autisme et la maladie d'Alzheimer affectent l'ensemble du cerveau, et pas seulement des régions spécifiques », explique Kathuria. « Si nous parvenons à comprendre ce qui ne va pas dès les premiers stades de développement, nous pourrons trouver de nouvelles cibles thérapeutiques et thérapeutiques. Nous pourrons tester les médicaments directement dans ces organoïdes et évaluer leur efficacité avant même qu'ils ne soient soumis à des essais cliniques sur l'homme. »