Les scientifiques développent avec succès des «mini-cerveaux» à partir de cellules souches

Selon une étude publiée dans la revue scientifique, les scientifiques ont développé avec succès un tissu cérébral humain complexe à partir de cellules souches à l’aide d’un nouveau système de culture 3D. La nature.

Des chercheurs de l’Institut de biotechnologie moléculaire (IMBA) de l’Académie autrichienne des sciences (OeAW) ont déclaré que le tissu nouvellement créé pourrait être le point de départ du développement de systèmes modèles pour le cerveau humain.

Les scientifiques ont commencé la recherche en utilisant des lignées de cellules souches embryonnaires humaines établies et des cellules souches pluripotentes induites (iPS) provenant de fibroblastes embryonnaires de souris. Ils ont identifié des conditions de croissance qui ont permis aux cellules souches de se différencier en divers tissus cérébraux.

Les chercheurs ont utilisé des "médias" pour l'induction et la différenciation neuronales, ce qui leur a permis d'éviter "les conditions de croissance des facteurs de croissance". Ils disent que ces conditions sont généralement appliquées pour générer des identités cellulaires particulières à partir de cellules souches.

Le Dr. Jürgen Knoblich de l'IMBA et auteur principal de l'étude explique le processus:

"Nous avons modifié une approche établie pour générer ce que l'on appelle le neuroectoderme, une couche cellulaire dont provient le système nerveux. Des fragments de ce tissu ont ensuite été maintenus dans une culture 3D et incorporés dans des gouttelettes d'un gel spécifique croissance."

"Afin d'améliorer l'absorption des nutriments, nous avons ensuite transféré les gouttelettes de gel dans un bioréacteur en rotation. En l'espace de 3 à 4 semaines, des régions cérébrales définies ont été formées."

'Mini-cerveaux' cultivés après 2 mois

"Organoids cérébraux" formés après 15-20 jours. Ces organoïdes avaient un tissu continu (neuroépithélium) autour d'une cavité remplie de liquide semblable à un ventricule cérébral - une cavité dans le cerveau qui est continue avec le canal central de la moelle épinière.

Des régions cérébrales définies - comprenant un cortex cérébral, une rétine, des méninges et un plexus choroïde - se sont développées après 20 à 30 jours.

Après 2 mois, des "mini-cerveaux" de taille normale ont été créés, qui ont continué à survivre dans un bioréacteur en rotation et survivent actuellement à 10 mois.

Les auteurs de l'étude disent:

"Nous avons établi une nouvelle approche pour étudier les processus neurodéveloppementaux humains par la culture in vitro d'organoïdes cérébraux à partir de cellules souches pluripotentes humaines.

Cette méthode récapitule non seulement les mécanismes fondamentaux du neurodéveloppement des mammifères, mais présente également les caractéristiques du développement du cerveau humain. Nous espérons que cette méthode permettra d'étudier une variété de processus neurodéveloppementaux spécifiques au développement du cerveau humain. "

Potentiel de «cerveaux modèles»

Les chercheurs disent que cette méthode pourrait potentiellement être utilisée pour créer des "systèmes modèles" pour les troubles cérébraux humains.

Ils ont déjà utilisé les "mini-cerveaux" pour analyser l'apparition de la microcéphalie - une condition neurologique génétique où la taille du cerveau est significativement réduite.

L'équipe a créé des cellules souches pluripotentes induites chez un patient atteint de microcéphalie. Ce faisant, ils ont pu créer des "mini-cerveaux" qui étaient tous affectés par le trouble.

Les cerveaux sont devenus plus petits, comme les chercheurs l’attendaient. Cependant, ils ont été intéressés par le fait que, bien que le tissu neuropithilial ait atteint une taille plus petite dans les mini-cerveaux de microcéphalie que ceux qui n'en avaient pas, il y avait une excroissance neuronale accrue.

À partir de cela, les auteurs de l’étude estiment que, lors du développement cérébral des patients atteints de microcéphalie, la différenciation du développement neuronal commence «prématurément au détriment des cellules souches et progénitrices qui contribueraient autrement à une croissance plus prononcée de la taille du cerveau».

En outre, ils ont découvert qu'une autre cause du trouble pourrait être un changement de direction lorsque les cellules souches se divisent.

La Dre Madeline Lancaster, première auteure de l’étude, affirme qu’outre le potentiel de nouvelles connaissances sur le développement des troubles cérébraux humains, les mini-cerveaux présenteront également un grand intérêt pour l’industrie pharmaceutique et chimique.

"Ils permettent de tester des thérapies contre les anomalies cérébrales et autres troubles neuronaux", ajoute le Dr Lancaster. "En outre, ils permettront d'analyser les effets de certains produits chimiques sur le développement du cerveau."

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