Des chercheurs américains ont montré que des tissus cérébraux implantés chez des rats adultes peuvent s’intégrer aux propres neurones des animaux, ce qui laisse entrevoir la possibilité que des greffes cérébrales puissent réparer les dommages causés par une blessure à la tête ou une maladie.
« Les tissus neuronaux ont le potentiel de reconstruire des zones du cerveau blessé », a déclaré Isaac Chen, responsable de l’étude à l’Université de Pennsylvanie, ajoutant que les implants aidaient les rats à reconnaître les motifs lumineux dans le cortex visuel. « C’est une première étape très solide. »
L’équipe Penn a converti des cellules souches humaines en organoïdes cérébraux, des structures neuronales de quelques millimètres de diamètre avec de nombreuses caractéristiques de vrais cerveaux, qui sont devenues l’un des domaines de recherche les plus en vogue en neurosciences.
Les organoïdes ont été greffés dans le cerveau de rats dont le propre cortex visuel – la zone traitant les informations visuelles des yeux – avait été partiellement retiré. En trois mois, les organoïdes humains se sont intégrés avec succès dans le cerveau du rat, partageant son apport sanguin, augmentant en taille et en nombre et formant des connexions avec les neurones hôtes. Les chercheurs avaient supprimé le système immunitaire des animaux pour empêcher le rejet des tissus humains.
Les détails de l’expérience ont été publié jeudi dans la revue Cell Stem Cell. Les prochaines étapes du programme de recherche Penn étudieront la capacité des organoïdes à se développer dans d’autres zones du cerveau adulte en plus du cortex visuel.
« Nous voulons également comprendre les facteurs qui guident le processus d’intégration, afin de pouvoir ajuster la composition de l’organoïde et les aspects du cerveau hôte pour les faire s’intégrer au mieux », a déclaré Chen.
La fluorescence verte montre un organoïde humain implanté se développant dans le cerveau d’un rat © Dennis Jgamadze UPenn
Les techniques de traçage fluorescent utilisées dans l’expérience ont montré des connexions neuronales continues entre les rétines des rats et l’organoïde. Ensuite, des sondes miniatures ont mesuré l’activité de neurones humains individuels lorsque les animaux ont été exposés à des lumières clignotantes et à des motifs de barres noires et blanches alternées.
« Nous avons vu qu’un bon nombre de neurones au sein de l’organoïde répondaient à des orientations spécifiques de la lumière, ce qui nous donne la preuve que ces neurones organoïdes étaient capables non seulement de s’intégrer au système visuel, mais qu’ils étaient capables d’adopter des fonctions très spécifiques du système visuel. cortex », a déclaré Chen.
Les chercheurs ont été surpris par l’intégration neuronale rapide à l’intérieur du cerveau adulte, ce qui est encourageant pour d’éventuelles procédures médicales telles que le traitement des dommages causés par des accidents vasculaires cérébraux ou des blessures graves à la tête. Dans des études précédentes, une intégration rapide et réussie ne s’est produite que lorsque du tissu cérébral humain a été implanté chez des rongeurs nouveau-nés, dont le cerveau en développement fournit un environnement biochimique plus propice à la croissance neuronale.
« Nos travaux montrent que le cerveau adulte est encore [adaptable] assez pour intégrer de nouveaux tissus », a déclaré Chen. « Un jour, nous pourrons exploiter cela pour développer des procédures pour les patients. »
Une approche consisterait pour les cliniciens à prélever des cellules cutanées d’un patient cérébrolésé, à les transformer en cellules souches avec un cocktail biochimique, puis à guider leur développement sur quelques semaines en un organoïde cérébral. Celui-ci serait ensuite implanté dans la zone cérébrale blessée ou endommagée.
Mais ce processus serait long et coûteux pour les prestataires de soins de santé.
« Une approche plus raisonnable pourrait être un tissu adapté au patient – où il existe une bibliothèque de cellules souches et de tissus prêts à l’emploi qui correspondent à la signature immunitaire d’un patient afin que les médicaments immunosuppresseurs ne soient pas nécessaires », a déclaré Chen.