Une équipe de scientifiques de l’université du Wisconsin-Madison a développé du « tissu cérébral imprimé en 3D capable de se développer et de fonctionner comme un tissu cérébral classique » (cf. Recherche sur les organoïdes de cerveau : une question de conscience). « Il pourrait s’agir d’un modèle extrêmement puissant qui nous aiderait à comprendre comment les cellules et les parties du cerveau communiquent chez l’homme », estime Su-Chun Zhang, professeur de neurosciences et de neurologie au Centre Waisman de l’UW-Madison. Les chercheurs ont publié leurs travaux dans la revue Cell Stem Cell [1].
Procéder « horizontalement »
Au lieu d’utiliser l’approche « traditionnelle » de l’impression 3D, qui consiste à empiler des couches verticalement, les chercheurs ont « procédé horizontalement » (cf. Du tissu cérébral imprimé en 3D).
Ils ont placé des cellules cérébrales, des neurones cultivés à partir de cellules souches pluripotentes induites, dans une « bio-encre » plus molle que celle qui était utilisée auparavant. « Le tissu a encore suffisamment de structure pour tenir, mais il est assez mou pour permettre aux neurones de se développer les uns dans les autres et de commencer à se parler », explique le professeur.
Les cellules sont parvenues à former des connexions au sein de chaque couche imprimée mais également entre les couches, « formant des réseaux comparables à des cerveaux humains ». « Les neurones communiquent, envoient des signaux, interagissent entre eux par le biais de neurotransmetteurs et forment même des réseaux avec les cellules de soutien qui ont été ajoutées au tissu imprimé» . « Nous avons imprimé le cortex cérébral et le striatum », indique le scientifique. « Même lorsque nous avons imprimé différentes cellules appartenant à différentes parties du cerveau, elles étaient toujours capables de communiquer entre elles d’une manière très spéciale et spécifique ».
Une précision supérieure
Les chercheurs indiquent que leur technique d’impression offre une précision, en matière de contrôle des types de cellules et de leur disposition, que l’on ne retrouve pas dans les organoïdes cérébraux. En effet, « les organoïdes se développent avec moins d’organisation et de contrôle ».
« Dans le passé, nous avons souvent étudié une chose à la fois, ce qui signifie que nous passons souvent à côté de certains éléments essentiels », pointe Su-Chun Zhang. Or « notre cerveau fonctionne en réseau », rappelle-t-il. Aussi « nous voulons imprimer le tissu cérébral de cette manière parce que les cellules ne fonctionnent pas seules. Elles communiquent entre elles. C’est ainsi que fonctionne notre cerveau et il faut l’étudier dans son ensemble pour bien le comprendre ».
Les chercheurs envisagent d’utiliser ce tissu cérébral pour étudier la signalisation cellulaire dans la trisomie 21, les interactions entre le tissu sain et le tissu limitrophe affecté par la maladie d’Alzheimer, ou encore pour tester de nouveaux médicaments et même « pour observer la croissance du cerveau. »
[1] Yuanwei Yan et al, 3D bioprinting of human neural tissues with functional connectivity, Cell Stem Cell (2024). DOI: 10.1016/j.stem.2023.12.009
Source : Medical Xpress, Emily LeClerc, University of Wisconsin-Madison (01/02/2024)
