17 juin 2022
Des mini-cerveaux, avec l’espoir de maxi résultats

Des chercheurs sont parvenus à créer de mini-cerveaux, ce qui permet d’évaluer parfaitement des traitements médicaux pour lutter contre la maladie d’Alzheimer et les maladies apparentées.

La recherche en neurosciences s’est depuis longtemps heurtée à un problème majeur qu’est la modélisation du cerveau humain. Même si de nombreux modèles, animaux ou cellulaires, permettent d’étudier des fonctions précises de notre cerveau et de ses mécanismes, ils ne permettent pas d’en apprécier la complexité dans son ensemble. Ainsi, pourquoi ne pas créer tout simplement un cerveau humain ? C’est de cette nécessité d’améliorer notre compréhension du cerveau que sont nés les organoïdes cérébraux. Derrière ce nom barbare se cache un chef d’œuvre d’ingénierie biologique qui vit le jour en 2014 à l’Institute of Molecular Biotechnologie en Autriche. Il s’agit d’un amas de cellules nerveuses qui va mimer la structure et les fonctions principales d’un cerveau, ce qui lui vaut le nom de « mini-cerveau ». Grand d’un maximum de 5mm de diamètre, ces « mini-cerveaux » sont créés en laboratoire à partir de cellules pluripotentes induites, c’est-à-dire, qui peuvent se différencier et acquérir la forme et les fonctions des cellules embryonnaires. Ces cellules sont induites à partir de cellules matures, comme des cellules de la peau par exemple, à qui l’on donne différentes molécules pour les transformer en cellules pluripotentes.

Une fois ces cellules obtenues, les chercheurs leur fournissent plusieurs facteurs de croissance qui vont guider ces cellules à se développer en cellules souches neurales, c’est-à-dire capables de se transformer en tous les types de cellules que nous retrouvons dans le cerveau, à savoir les neurones mais également les cellules de soutien. Ces cellules souches neurales ainsi obtenues vont alors s’organiser d’elles-mêmes en structure, appelée une rosette neurale, qui, toujours sous l’effet de facteurs de croissance, va grossir et présenter des couches de neurones matures telles que l’on peut les trouver dans un cerveau humain. Les cellules forment alors un organoïde cérébral.

En utilisant cette méthode, l’équipe du Dr Chen a développé un modèle permettant d’étudier un facteur de la maladie d’Alzheimer que l’on retrouve moins dans la littérature scientifique. En effet, en exposant ces « mini-cerveaux » à du sérum obtenu à partir du sang de personnes atteintes de la maladie d’Alzheimer, les chercheurs ont répliqué des lésions comparables à celles observés chez des patients âgés expérimentant une rupture de la barrière hémato-encéphalique. La barrière hémato-encéphalique (appelé BHE) protège notre cerveau des molécules potentiellement néfastes se trouvant dans notre sang, comme un filtre qui empêcherait les déchets de notre corps de passer. Cette rupture est considérée comme l’un des facteurs clés dans la pathogenèse de la maladie d’Alzheimer. Ainsi, à l’aide de ce modèle, l’équipe du Dr Chen a été capable de reproduire dans un « mini-cerveau » les atteintes d’une maladie d’Alzheimer sporadique, c’est-à-dire non génétique, en répliquant les lésions amyloïdes, une augmentation de la protéine tau, mais également une perte des synapses (les connexions entre les neurones) et une dégradation du réseau neuronal reflétant chez l’homme une perturbation des capacités cognitives et mémorielles.

Le Pr Huentelman, expert dans l’étude génétique de la maladie d’Alzheimer, estime que « ce modèle développé dans [ce laboratoire] peut aider à accélérer l’évaluation des traitements potentiels et apporter un nouvel espoir pour les patients atteints de la maladie d’Alzheimer et à leur famille ». En effet, si ce modèle se confirme, il pourrait se révéler être un outil de taille dans la conception de nouvelles molécules thérapeutiques ciblant des composantes clés de la maladie d’Alzheimer.

Référence :
https://www.cityofhope.org/news/miniature-brain-models-alzheimers
Xianwei Chen, Guoqiang Sun, E Tian, Mingzi Zhang, Hayk Davtyan, Thomas G. Beach, Eric M. Reiman, Mathew Blurton‐Jones, David M. Holtzman, Yanhong Shi.
Modeling Sporadic Alzheimer’s Disease in Human Brain Organoids under Serum ExposureAdvanced Science, 2021; 2101462 

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