Depuis des années, les scientifiques cultivent en laboratoire des amas miniatures de neurones et d’autres cellules, de la taille d’un pois, appelés organoïdes cérébraux. Ces structures remarquables, dérivées de cellules de la peau humaine, imitent les premiers stades du développement cérébral, offrant ainsi un nouvel outil puissant pour comprendre comment notre cerveau se forme et ce qui ne va pas dans les troubles neurologiques.
Cultiver des cerveaux dans un plat : une nouvelle approche de recherche
Dans un laboratoire de Harvard, le Dr Paola Arlotta et son équipe inspectent régulièrement des présentoirs contenant des « moules à muffins scientifiques ». Dans chaque cavité se trouve une mare de liquide rose abritant des dizaines de pépites translucides – des organoïdes cérébraux composés de jusqu’à deux millions de cellules. Il ne s’agit pas de véritables cerveaux, souligne le Dr Arlotta, mais plutôt de « répliques réductionnistes » qui permettent aux scientifiques d’étudier certains aspects du développement cérébral sans les complexités éthiques liées au travail avec des cerveaux humains.
Une décennie de développement : des cellules de la peau aux neurones en maturation
Le voyage commence avec des cellules cutanées données par des volontaires, qui sont transformées en cellules progénitrices ressemblant à celles trouvées dans le cerveau fœtal humain. Ces cellules se multiplient ensuite, se transformant en neurones et en d’autres types de cellules cérébrales, établissant des connexions et pulsant avec une activité électrique. Les organoïdes les plus anciens du Dr Arlotta ont maintenant sept ans et offrent un enregistrement unique du développement cérébral. Remarquablement, les neurones de ces organoïdes démontrent une progression reflétant celle d’un cerveau humain en développement, ressemblant à celle d’un enfant de maternelle dans un organoïde de cinq ans.
Extension des applications en neurosciences
Le domaine de la recherche sur les organoïdes cérébraux se développe rapidement, permettant aux scientifiques de :
- Tracez le développement cellulaire : Observez comment les cellules se développent et migrent au cours du développement fœtal.
- Étudiez les influences externes : Étudiez comment des facteurs tels que le sucre et d’autres composés affectent le développement du cerveau.
- Modèle de conditions neurologiques : Générez des organoïdes cérébraux à partir de cellules d’individus atteints de maladies comme l’autisme pour étudier comment les mutations génétiques affectent les neurones.
« Chaque mois, on ne sait pas ce qui s’en vient », affirme le neuroscientifique Benoit Laurent, soulignant le dynamisme du domaine.
Considérations éthiques et montée de « l’intelligence organoïde »
À mesure que les organoïdes cérébraux deviennent plus sophistiqués, le besoin d’une surveillance éthique augmente. Le Dr Arlotta et 16 autres scientifiques ont récemment appelé à une surveillance mondiale, soulignant l’importance de se concentrer sur ce que sont réellement les organoïdes, plutôt que sur des possibilités spéculatives. Les start-up promouvant « l’intelligence organoïde » et développant l’IA les ordinateurs utilisant des organoïdes font l’objet d’un examen minutieux, certains critiques qualifiant leurs affirmations de prématurées.
La R.P. a été bien en avance sur ce qui a été fait”, déclare le neuroscientifique Sergiu Pașca, mettant en garde contre l’attribution d’une intelligence à de simples cultures cellulaires.
Assembloïdes et étude des signaux de douleur
Les scientifiques combinent désormais plusieurs organoïdes en réseaux appelés « assembloïdes » pour étudier des processus plus complexes. L’une de ces créations du Dr Pașca et de son équipe a reproduit le cheminement de la douleur, observant la façon dont les neurones réagissaient aux stimuli, voire même une activation synchronisée, un aspect clé du traitement de la douleur. En introduisant une mutation connue pour augmenter la sensibilité à la douleur, ils ont montré que la synchronie était amplifiée, offrant ainsi un modèle pour des recherches plus approfondies.
Explorer l’intelligence artificielle avec les organoïdes cérébraux
L’ingénieur biomédical Feng Guo repousse les limites de la recherche sur les organoïdes en explorant leur potentiel de traitement de l’information. Son système Brainoware permet de transmettre des signaux électriques vers et depuis les organoïdes, permettant ainsi aux chercheurs d’observer leur activité électrique. Dans une expérience, Brainoware a réussi à décoder les voyelles après une courte période de formation, démontrant ainsi une forme rudimentaire d’intelligence artificielle.
Répondre aux préoccupations concernant la conscience et la souffrance
Bien qu’une conscience à part entière reste une possibilité lointaine, le bioéthicien Insoo Hyun s’inquiète du potentiel des organoïdes à présenter une mémoire et une continuité d’expérience, en particulier dans des réseaux plus vastes et plus complexes. Malgré la possibilité de formes rudimentaires de conscience, le Dr Hyun souligne la préoccupation la plus urgente : le potentiel des organoïdes à souffrir.
Ce qui me préoccuperait davantage, c’est la mémoire et la continuité de l’expérience », a déclaré le Dr Hyun.
Les expériences en cours du Dr Arlotta impliquant la stimulation lumineuse sur ses organoïdes les plus anciens suggèrent qu’ils pourraient continuer à évoluer, ajoutant potentiellement de la complexité et de la longévité à ces modèles biologiques uniques. L’avenir de la recherche sur les organoïdes cérébraux promet des progrès continus dans notre compréhension du cerveau humain, de son développement et de la complexité des maladies neurologiques.
