Des neurones implantés en laboratoire ont été fusionnés avec le câblage du cerveau

L'un des nombreux obstacles à surmonter avant que les cellules souches embryonnaires humaines puissent atteindre leur potentiel thérapeutique consiste à déterminer si les cellules transplantées peuvent ou non être fonctionnellement intégrées dans les tissus ou les organes.
Selon une étude menée par une équipe de scientifiques du Wisconsin publiée dans Actes de l'Académie nationale des sciences, les neurones qui ont été forgés dans le laboratoire à partir de cellules souches embryonnaires humaines en ardoise vierge qui ont été implantées dans le cerveau de souris, peuvent fusionner avec le câblage du cerveau et transmettre et recevoir des signaux.
Les neurones sont l'unité fonctionnelle la plus élémentaire du système nerveux central et sont des cellules spécialisées qui conduisent des impulsions. Le cerveau humain a environ 100 milliards de neurones qui transmettent et reçoivent constamment les signaux, qui régissent chaque processus de la marche et de la conversation. La découverte représente une étape essentielle vers l'utilisation de cellules personnalisées pour réparer un cerveau endommagé ou malade, qui est l'organe humain le plus complexe.
Jason P. Weick, auteur principal de la nouvelle étude et scientifique du Waisman Center de l'Université du Wisconsin-Madison, explique:

"La grande question était de savoir si ces cellules pouvaient s'intégrer de manière fonctionnelle. Nous montrons pour la première fois que ces cellules transplantées peuvent à la fois écouter et parler aux neurones environnants du cerveau adulte."

L'équipe de recherche a évalué la capacité de leurs neurones de laboratoire à s'intégrer dans les circuits du cerveau en transplantant les cellules dans l'hippocampe de souris adultes. L'hippocampe est une région du cerveau bien connue qui joue un rôle essentiel dans le traitement de la mémoire et la navigation spatiale. Les chercheurs ont prélevé des tissus vivants prélevés sur des animaux ayant reçu des greffes de cellules pour étudier la capacité d'intégration des cellules.
Weick et son équipe ont également observé que les neurones humains adoptaient le comportement de tir rythmique de nombreuses cellules cérébrales communiquant les unes avec les autres à l'unisson et, plus important encore, que les cellules humaines pouvaient modifier le comportement du réseau neuronal.
Les chercheurs ont pu répondre à cette question en utilisant une nouvelle technologie appelée optogénétique, dans laquelle la lumière est utilisée à la place du courant électrique pour stimuler l'activité des neurones.

Weick commente:

"Auparavant, nous étions limités dans la manière dont nous pourrions stimuler efficacement les cellules transplantées. Maintenant, nous avons un outil qui nous permet de stimuler spécifiquement uniquement les cellules humaines transplantées, et beaucoup d'entre elles à la fois de manière non invasive."

Il explique que pour déterminer la fonction des cellules implantées, il était nécessaire de moduler d'abord la capacité des cellules implantées car les technologies antérieures étaient trop imprécises et peu fiables pour déterminer précisément ce que faisaient les neurones transplantés.
Les 220 types de tissus dans le corps humain proviennent de cellules souches embryonnaires et de leurs cellules souches pluripotentes induites étroitement apparentées. En laboratoire, les scientifiques ont demandé à ces cellules de se transformer en de nombreux types de cellules, y compris des cellules cérébrales.

L'intérêt pour les cellules souches embryonnaires humaines et les cellules pluripotentes induites peut potentiellement produire des quantités illimitées de cellules saines et spécialisées pouvant être utilisées pour remplacer des cellules malades ou endommagées.
Les scientifiques pensent que les troubles cérébraux, tels que la sclérose latérale amyotrophique, mieux connus sous le nom de maladie de Lou Gehrig et de maladie de Parkinson, pourraient être éradiqués en remplaçant les cellules défectueuses par des cellules saines cultivées en laboratoire.
Au cours de la dernière décennie, de nombreuses études sur des modèles animaux ont démontré que les cellules souches induites et embryonnaires peuvent atténuer les déficits de ces troubles chez les modèles animaux.
La nouvelle étude permet aux cliniciens d'utiliser potentiellement une technologie basée sur la lumière pour manipuler les cellules et les tissus transplantés.
Su-Chun Zhang, professeur de neurosciences à UW-Madison et auteur du nouveau rapport PNAS, déclare:

"Le mariage entre les cellules souches et l’optogénétique peut aider à traiter un certain nombre de troubles neurodégénératifs débilitants. Vous pouvez imaginer que si les cellules transplantées ne se comportent pas comme elles le devraient, vous pouvez utiliser ce système pour les moduler à la lumière . "

Un autre auteur du rapport PNAS, financé par les National Institutes of Health des États-Unis, est Yan Liu, également du Waisman Center d’UW-Madison.
Écrit par Petra Rattue