Dans ce qu’on appelle “recherche révolutionnaire”, des scientifiques ont réussi à transplanter des neurones humains dans des cerveaux de rats. Une étude récente, publiée dans la revue La nature, ont découvert que lorsque de minuscules structures ressemblant au cerveau humain, appelées organoïdes, étaient intégrées dans le cerveau des rats, elles étaient capables de répondre aux stimuli environnementaux détectés par les moustaches des rats et d’envoyer des signaux. Les chercheurs disent que cela pourrait avoir un impact considérable sur la façon dont les scientifiques étudient les troubles cérébraux, en permettant d’examiner comment les neurones humains établissent des connexions dans un cerveau en développement.
D’un autre côté, les chercheurs ont posé des questions éthiques importantes qui se posent : Sommes-nous en train de créer des hybrides rongeurs-humains qui pourraient nuire aux animaux ? Ces animaux pourraient-ils développer des caractéristiques « humaines » ? Les organoïdes peuvent-ils prendre conscience ?
Les « mini-cerveaux » développés en laboratoire ont fait fureur dans la recherche neuroscientifique, en particulier au cours de la dernière décennie. Les scientifiques disent que les organoïdes cérébraux, issus de cellules souches humaines, offrent d’immenses possibilités dans l’étude et le développement de thérapies pour les troubles neurologiques et psychiatriques. Cependant, certains chercheurs craignent que la création d’organoïdes ne franchisse les limites de l’expérimentation humaine.
Cette étude récente s’ajoute à un domaine de recherche en développement rapide qui semble essentiel à la compréhension du fonctionnement du cerveau. Jusqu’à présent, un problème persistant est que les organoïdes cultivés en laboratoire ne peuvent pas survivre trop longtemps et peuvent se comporter différemment des neurones du cerveau. En effet, ils ne développent pas de vaisseaux sanguins susceptibles de fournir les nutriments nécessaires, ni ne reçoivent la stimulation sensorielle nécessaire au développement complet du cerveau.
Les transplanter dans le cerveau de rats pourrait résoudre ces problèmes. Lorsque le neuroscientifique Sergiu Pasca et ses collègues ont cultivé des organoïdes à partir de cellules souches humaines en laboratoire, c’était pour tester cette hypothèse, en observant si les neurones humains s’intégreraient bien aux tissus animaux lorsqu’ils seraient transplantés dans des cerveaux de rats.
Les scientifiques espéraient que les cellules humaines se développeraient avec les cellules de rat. La procédure a fonctionné. Lorsque les cerveaux des rats ont été examinés après six mois, les chercheurs ont découvert que les cellules humaines s’étaient intégrées avec succès aux tissus animaux, occupant un tiers de l’hémisphère cérébral d’un rat.
La méthode a permis aux scientifiques de mieux comprendre le syndrome de Timothy, une maladie génétique avec des symptômes similaires à l’autisme et à l’épilepsie. L’équipe a créé des organoïdes à partir de cellules souches de personnes atteintes du syndrome de Timothy. Une fois transplantés dans des cerveaux de rats, les neurones du syndrome de Timothy étaient beaucoup plus petits et ne développaient pas de dendrites (responsables de la transmission des informations aux neurones voisins) de la même manière que les neurones sains.
“Nous avons beaucoup appris sur le syndrome de Timothy en étudiant les organoïdes conservés dans un plat”, a déclaré Pasca, professeur de psychiatrie et de sciences du comportement à la Stanford School of Medicine et auteur principal de l’étude. “Mais ce n’est qu’avec la transplantation que nous avons pu voir ces différences liées à l’activité neuronale.” Les résultats de la recherche pourraient aider à étudier d’autres conditions, de la schizophrénie, du trouble bipolaire et de l’autisme à la maladie d’Alzheimer, à la maladie de Parkinson et aux affections oculaires. Cela pourrait également aider à analyser les effets des médicaments susceptibles de traiter ces conditions, le tout en temps réel. Les organoïdes ont déjà été utilisés pour sonder comment le Le virus Zika peut amener les bébés à développer des cerveaux plus petits.
Dans la présente expérience, les organoïdes se sont développés pour ressembler étroitement au cortex cérébral humain, qui est la couche la plus externe du cerveau. Ils ont ensuite été injectés dans le cerveau de rats nouveau-nés. Pasca expliqué que l’utilisation de rats adultes pour la procédure n’aurait pas été aussi efficace car les connexions cérébrales sont principalement forgées dans les premiers stades de développement.
Les organoïdes ont été introduits dans la même région cérébrale pour tous les rats, le cortex cérébral somatosensoriel, qui reçoit des signaux des organes sensoriels des rats, y compris les moustaches.
En rapport avec The Swaddle :
« Nous pouvons désormais étudier le développement sain du cerveau ainsi que les troubles cérébraux censés prendre racine dans le développement avec des détails sans précédent, sans avoir besoin d’exciser des tissus d’un cerveau humain… Nous pouvons également utiliser cette nouvelle plateforme pour tester de nouveaux médicaments et thérapies géniques pour les troubles neuropsychiatriques. “, a déclaré Pasca.
Les chercheurs ont également découvert que lorsqu’ils dérangeaient les moustaches des rats, les cellules humaines implantées se déclenchaient en réponse aux stimuli sensoriels. Leur étude a en outre montré que les organoïdes implantés pouvaient aider conduire le comportement des rats. Pour ce faire, l’équipe a modifié génétiquement des neurones humains pour qu’ils répondent à un stimulus lumineux provenant d’un câble à fibre optique inséré dans le cerveau des rats. Ils ont ensuite entraîné les rats de manière à ce que les animaux s’attendent à recevoir de l’eau d’un bec si la lumière est allumée. Ils ont ensuite braqué une lumière sur les cerveaux hybrides, auxquels les rats ont répondu en léchant le bec, comme ils ont été entraînés à le faire.
Pour reprendre les mots de Pasca, cela pourrait bien être “le circuit du cerveau humain le plus avancé” construit dans un laboratoire. Des chercheurs qui ne font pas partie de l’étude ont également qualifié le travail de “passionnant”. Dans un La nature article, Rusty Gage, neuroscientifique au Salk Institute for Biological Studies a été cité comme disant, “Nous avons des défis à relever… Mais je crois que la procédure de transplantation sera un outil précieux.” En 2018, Gage et son équipe avait montré que les organoïdes du cerveau humain pouvaient être transplantés dans des souris adultes.
En rapport avec The Swaddle :
Entre-temps, d’autres ont soulevé des préoccupations d’ordre éthique. Les neuroscientifiques avaient auparavant averti les chercheurs qu’ils étaient “dangereusement proche” franchir les frontières éthiques dans la recherche sur les organoïdes. Avant une conférence de la Society for Neuroscience en 2019, Elan Ohayon, directeur du Green Neuroscience Laboratory de San Diego, a déclaré au Guardian : « S’il y a même une possibilité que l’organoïde soit sensible, nous pourrions franchir cette ligne… Nous ne voulons pas que les gens faire des recherches là où il y a un potentiel pour que quelque chose souffre.
En 2018, Hank Greely, qui est le directeur du Center for Law and the Biosciences de l’Université de Stanford, et conseiller sur l’étude récente, appelé à un débat éthique avec un groupe de scientifiques, d’éthiciens, d’avocats et de philosophes. « Et si l’organoïde a une sorte de conscience et qu’il souffre à la suite de la greffe ? Et si l’animal transplanté prenait des caractéristiques « humaines » ?… « Il n’est pas trop tôt pour réfléchir à la façon dont nous pourrions essayer de déterminer la réponse de la « société », si ce jour arrive », il a dit au Guardian.
Une autre question soulevée par les éthiciens est la suivante : si les organoïdes peuvent répondre à des stimuli lumineux, peuvent-ils également ressentir de la douleur ? UN rapport par les académies nationales des sciences, de l’ingénierie et de la médecine des États-Unis ont conclu qu’il était “extrêmement improbable”. Les organoïdes du cerveau humain n’avaient pas encore atteint un niveau de complexité pour devenir conscients ou nécessiter une réglementation juridique supplémentaire de ces recherches. Cependant, le rapport a reconnu comment l’utilisation de cellules neurales humaines chez les animaux pourrait éventuellement brouiller la «distinction entre les humains et les autres animaux» en tant que préoccupation éthique clé. Il a également déclaré qu’il existe peu de preuves de la possibilité que les animaux acquièrent des comportements atypiques, tels que la résolution de problèmes ou des interactions sociales complexes. Néanmoins, il a souligné que ce domaine de recherche doit être régulièrement étudié pour voir si de nouveaux développements nous obligent à revoir ces questions.
L’étude du cerveau est une entreprise très complexe. La transplantation d’organoïdes dans des cerveaux d’animaux, comme le disent les scientifiques, peut être essentielle pour fournir un exemple vivant de la façon dont le cerveau établit des connexions. Cependant, les préoccupations qui accompagnent cette découverte témoignent de la nature controversée de la recherche sur les organoïdes, stimulant le débat sur l’éthique en science. Comme jauge dit au Guardian en 2019, “Je pense qu’il n’est jamais trop tôt pour soulever des questions d’éthique dans la science, afin qu’un dialogue réfléchi puisse guider la recherche et les décisions scientifiques.”
