Le cerveau est l'organe le plus complexe et le plus critique du corps humain. Cela nous aide avec tout, du comportement automatique comme la respiration à des choses plus complexes comme les émotions. Bien que la complexité ait ses inconvénients. Essayer de trouver des remèdes pour les maladies liées au cerveau peut être difficile et, dans certains cas, dangereux en raison des tests rigoureux requis. Heureusement, le Dr Alysson Muotri et son équipe ont trouvé une solution.

Méthodes actuelles de test des remèdes

Il existe actuellement deux méthodes principales utilisées pour tester les remèdes pour le cerveau humain. Toutes ces méthodes actuelles présentent des défauts qui réduisent l'efficacité du test.

Les tests in vitro sont des tests effectués sur des échantillons de sang ou de tissus prélevés sur le corps humain. Le problème avec ces tests est qu'ils ne sont pas suffisamment fiables car ils ne reproduisent pas les conditions des cellules dans un organisme.

L'expérimentation animale a de nombreuses préoccupations éthiques et n'est pas exactement fiable. Les animaux ne sont généralement pas confrontés aux mêmes maladies que les humains, ce qui produit des résultats inexacts qui ne seront pas nécessairement les mêmes pour les humains.

La solution

Pour résoudre ces problèmes, les scientifiques s'appuient désormais sur les cellules souches pour créer des modèles cérébraux miniatures en 3D à partir de cellules souches qui montrent une activité neuronale . Ces modèles miniatures de cerveau humain sont appelés organoïdes cérébraux.

Dans une expérience qui a changé la vie, le Dr Alysson Muotri et son équipe ont réussi à créer des organoïdes cérébraux qui montrent de faibles niveaux d'activité neuronale égaux à la quantité chez un bébé très prématuré.

Eh bien, que sont exactement les organoïdes cérébraux ?

Un organoïde cérébral est essentiellement un organe créé artificiellement qui montre une activité similaire à certaines des fonctions du cerveau humain. Ils sont aussi appelés organoïdes cérébraux . Ils sont très miniatures et ne dépassent généralement pas quatre millimètres.

Ces organoïdes sont fabriqués à partir de cellules souches pluripotentes induites (IPSC) ou de cellules souches embryonnaires (ESC). Les cellules souches pluripotentes induites sont issues de cellules somatiques (cellules d'un organisme vivant). D'autre part, les cellules souches embryonnaires sont obtenues à partir d'un embryon âgé de 3 à 5 jours. Ces deux types de cellules sont maturées principalement dans un bioréacteur qui aide à favoriser la croissance des tissus.

L'expérience

L'objectif

Le Dr Alysson et son équipe ont fait cette expérience dans l'espoir de mieux connaître le cerveau et ses fonctions. La première raison était de ne pas dépendre du tissu cérébral fœtal pour la recherche de maladies/troubles neurologiques. La deuxième raison était de développer un modèle de cerveau humain qui imiterait le cerveau d'un bébé prématuré afin qu'il puisse être utilisé pour étudier diverses maladies. Ils voulaient spécifiquement faire des recherches sur les troubles du spectre autistique qui affectent le développement du corps humain. Bien que ces organoïdes aient beaucoup plus d'objectifs que les deux prévus.

Le processus

Il y a de nombreuses étapes impliquées dans l'expérience pour créer des organoïdes cérébraux, toutes étant extrêmement cruciales.

1. Conversion de cellules adultes en cellules souches pluripotentes induites.

Sox2 - un facteur de transcription responsable du maintien de l'auto-renouvellement des cellules souches embryonnaires / neurales

Oct4 - un facteur de transcription essentiel au développement embryonnaire précoce et aide à maintenir / retrouver la pluripotence des cellules souches

Klf4 - un facteur de transcription qui régule la croissance, la prolifération et la différenciation cellulaires

c-Myc - un facteur de transcription multifonctionnel qui régule le métabolisme et la prolifération cellulaires

2. Les cellules souches pluripotentes induites ont été transformées en formes sphériques.

Chacune des cellules souches pluripotentes induites a été isolée les unes des autres avant d'être centrifugée dans un bioréacteur qui permet de faire pousser des organismes dans des conditions contrôlées. Ceci est très crucial car les bioréacteurs sont essentiels pour assurer la survie des cellules. Lorsque ces cellules souches pluripotentes ont été centrifugées à l'intérieur du bioréacteur, elles sont devenues des formes sphériques.

3. Les IPSC ont été transformés en neuroectodermes et ont proliféré.

Les scientifiques ont pris les cellules adultes et les ont reprogrammées dans des cellules spéciales appelées cellules souches pluripotentes induites (IPSC). Ces IPSC peuvent être amenés à devenir des cellules nerveuses en utilisant des produits chimiques spéciaux qui bloquent deux voies de signal appelées BMP et TGFB. En bloquant ces voies, les scientifiques peuvent encourager les IPSC à devenir un type de tissu embryonnaire appelé neuroectoderme. Une fois le neuroectoderme formé, des facteurs de croissance comme le NGF et le FGF sont ajoutés pour aider les cellules à se multiplier et à se transformer en cellules nerveuses matures. Une fois cela fait, les facteurs de croissance ont été retirés et de petites particules ont été ajoutées.

Applications des organoïdes cérébraux

Bien que le Dr Alysson Muotri et son équipe aient eu l'intention de créer des organoïdes pour étudier des maladies spécifiques telles que les TSA, il existe de nombreuses autres utilisations des organoïdes cérébraux :

• Étudier le développement et la fonction du cerveau humain : en créant des organoïdes cérébraux, les scientifiques peuvent observer les premiers stades du développement du cerveau et étudier les interactions entre différentes cellules cérébrales. Cela peut aider les chercheurs à mieux comprendre les causes sous-jacentes des troubles neurodéveloppementaux et des maladies telles que l'autisme et la schizophrénie.
• Développement et test de médicaments : les organoïdes cérébraux peuvent être utilisés comme système modèle pour tester l'efficacité et l'innocuité de nouveaux médicaments avant qu'ils ne soient testés sur l'homme. Étant donné que ces organoïdes sont fabriqués à partir de cellules humaines, ils peuvent mieux imiter la réponse du cerveau humain aux médicaments et aux traitements que les modèles animaux.
• Médecine personnalisée : en créant des organoïdes à partir des propres IPSC d'un patient, les chercheurs peuvent étudier la maladie ou le trouble spécifique du patient et tester des traitements potentiels. Cela pourrait conduire à des traitements plus personnalisés et plus efficaces pour les patients.

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