Et si, pour mieux comprendre le cerveau humain, il fallait commencer par en reconstruire une partie chez la souris ? Ce raisonnement a l’air absurde. Et bon, je dois l’avouer, ça l’est. Mais c’est possible.
Selon une étude, publiée dans Nature, des chercheurs de l’université de Stanford l’ont fait. Ils ont d’abord modifié des souris afin qu’elles ne puissent pas développer correctement une partie de leur cortex cérébral.
Ensuite, ils ont introduit dans cet espace des cellules cérébrales humaines issues d’organoïdes. Le résultat a dépassé ce que l’on pourrait attendre d’une simple greffe.
Les quelques centaines de cellules humaines injectées au départ se sont multipliées jusqu’à atteindre plusieurs millions de neurones. Surtout, ces cellules ne sont pas restées isolées : elles ont formé des connexions avec le cerveau des souris.
Comment les chercheurs sont parvenus à remplacer le cerveau d’une souris ?
Depuis quelques années, les organoïdes sont devenus de précieux outils pour étudier les maladies humaines. Ces minuscules morceaux de tissu sont fabriqués à partir de cellules souches et peuvent reproduire plusieurs caractéristiques d’un véritable organe.
Dans le cas du cerveau, les chercheurs peuvent notamment obtenir différents types de neurones et observer leur développement en laboratoire. Le problème, c’est qu’un organoïde reste isolé dans sa boîte. Il ne bénéficie ni des connexions complexes d’un cerveau vivant ni des échanges permanents avec les autres régions cérébrales.
Implanter des cellules humaines directement dans le cerveau d’un animal permettrait de résoudre une partie du problème. Quoique, une difficulté demeure. Les neurones humains se retrouvent alors mélangés aux cellules de la souris. Difficile, dans ces conditions, de savoir précisément comment fonctionne le tissu humain.
Les chercheurs de Stanford ont donc tenté une autre approche. Faire de la place aux cellules humaines en empêchant une partie du cortex de la souris de se développer.
De quelle façon ?
Les scientifiques ont ciblé un gène indispensable à la division cellulaire des neurones du cortex. En le désactivant au bon moment, ils ont fortement réduit la formation de cette région du cerveau.
La manipulation aurait pu être fatale. Pourtant, les souris ont survécu malgré un cerveau réduit d’environ moitié. Les chercheurs ont adapté leurs conditions d’élevage, notamment en prolongeant l’allaitement et en fournissant ensuite une alimentation très calorique.
Ils ont également rendu les animaux immunodéficients pour éviter que leur organisme ne rejette les cellules humaines.
Une fois ces souris préparées, l’équipe a implanté des organoïdes constitués de cellules cérébrales humaines dans la zone où le cortex aurait normalement dû se développer.
Plus de 85 % des greffes ont réussi. Mieux encore, les cellules humaines représentaient environ 92 % des cellules retrouvées dans le cortex des souris greffées.
Elles ont produit les principaux types de neurones présents dans cette région du cerveau et ont même envoyé des prolongements jusqu’à la moelle épinière.
À quoi une souris ayant un cerveau mi-humain pourrait servir ?
Malgré cette impressionnante intégration, les neurones humains n’étaient pas encore complètement matures. Ils ressemblaient plutôt à des cellules observées chez un fœtus humain au cours du troisième trimestre de grossesse.
L’expérience a toutefois produit un résultat particulièrement intéressant pour la recherche médicale. Les scientifiques ont placé des souriceaux porteurs de neurones humains dans des conditions de manque d’oxygène.
Dans une telle situation, les souris ordinaires développent rarement des lésions cérébrales. Contrairement à elles, celles ayant reçu les cellules humaines ont montré des signes de dommages similaires à ceux observés chez les nouveau-nés humains.
Pour les chercheurs, cette différence pourrait permettre d’étudier plus précisément les lésions cérébrales provoquées par un manque d’oxygène à la naissance.
Les scientifiques ont également identifié dans les tissus humains implantés des neurones de von Economo. Ces cellules particulières apparaissent chez plusieurs espèces sociales. Notamment les humains, certains singes, les baleines et les éléphants.
Elles intéressent particulièrement les spécialistes de la démence fronto-temporale, car elles figurent parmi les cellules cérébrales touchées très tôt par cette maladie. Leur présence dans ces souris pourrait donc permettre d’étudier leur rôle et leur vulnérabilité.
Jusqu’où peut-on aller sans franchir une limite ?
Les résultats sont prometteurs. Cependant, l’expérience ouvre aussi une porte beaucoup plus délicate. Celle de l’éthique.
Les chercheurs ont arrêté leurs expériences lorsque les cellules cérébrales humaines avaient atteint six mois. Cette limite devait notamment empêcher la formation de connexions plus poussées entre les neurones humains et le cerveau de la souris.
Pour certains spécialistes, cette précaution ne règle néanmoins pas toutes les interrogations. Nita Farahany, professeure de droit et de philosophie à l’université Duke, s’est par exemple exprimée sur le sujet.
Pour elle, il faut réfléchir à ce qui pourrait se produire si les cellules humaines devenaient suffisamment intégrées pour modifier certaines capacités de l’animal.
Pour l’instant, les souris de cette étude se comportaient globalement comme des souris normales. Les chercheurs ont justement interrompu leurs travaux avant d’aller plus loin.
Mais avec des cellules humaines capables de se développer, de communiquer avec un cerveau animal et de reproduire certaines réactions propres à notre espèce, une souris peut-elle rester une souris ?
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