Des scientifiques ont cultivé en laboratoire un tissu cérébral fonctionnel semblable au cervelet

Des chercheurs japonais ont découvert comment faire en sorte que des cellules souches embryonnaires humaines s’organisent pour former un tissu cérébral fonctionnel, semblable au cervelet. Il s’agit d’une étape importante vers la production de tissu cérébral sain qui pourrait aider à guérir les patients souffrant de lésions cérébrales ou de maladies neurodégénératives.

Jusqu’à présent, si les scientifiques ont réussi à cultiver des cellules souches dans d’autres organes, comme le pénis, ce processus s’est révélé particulièrement délicat pour le système nerveux, car les chercheurs doivent non seulement générer des types de cellules particuliers, mais aussi faire en sorte que ces types de cellules se connectent les uns aux autres de manière très spécifique. l’estomac et même le

Aujourd’hui, une équipe de chercheurs du Centre RIKEN de biologie du développement, au Japon, a relevé ce défi. En appliquant soigneusement des molécules de signalisation à des cultures tridimensionnelles de cellules souches embryonnaires humaines, ils ont réussi non seulement à déclencher leur différenciation en types de cellules cérébelleuses fonctionnelles, mais aussi à les faire s’organiser en une structure multicouche de type accordian que l’on trouve dans le cervelet en développement naturel.

Le cervelet est la région située à la base du cerveau qui joue un rôle dans le contrôle moteur et participe aux fonctions cognitives, notamment l’attention et le langage. Les types de cellules les plus importants du cervelet sont les cellules de Purkinje et les cellules de granule, et l’équipe a réussi à développer ces deux types de cellules à l’aide de cellules souches humaines embryonnaires.

Ces travaux s’appuient sur les recherches antérieures de l’équipe sur des souris, qui leur ont permis de cartographier les hormones et les facteurs de croissance nécessaires au cours de la croissance embryonnaire pour que le cervelet se développe correctement. Ils ont maintenant utilisé ces informations pour créer une “recette” qu’ils ont appliquée aux cellules souches embryonnaires humaines afin de déclencher le développement du tissu du cervelet en laboratoire.

“Les principes d’auto-organisation que nous avons démontrés ici sont importants pour l’avenir de la biologie du développement”, a déclaré Keiko Muguruma, responsable de l’étude, dans un communiqué de presse.

Publiant dans Cell Reports, l’équipe décrit comment elle a d’abord traité des cellules souches embryonnaires humaines avec le facteur de croissance 2 des fibroblastes, ce qui, après trois semaines, a permis aux cellules souches de se différencier en neurones de la région du mésencéphale/cerveau postérieur, où se trouve le cervelet.

Après cinq semaines, les cellules souches montraient des signes de différenciation en neuroépithélium de la plaque cérébelleuse – la partie du système nerveux qui se transforme en cervelet.

Vers la quinzième semaine, ils ont constaté que les cellules exprimaient des marqueurs de cellules de Purkinje tardives (voir ci-dessus), ce qui suggère qu’elles s’étaient différenciées en ce type de neurones importants et spécialisés. Des enregistrements électrophysiologiques ont montré que ces cellules réagissaient même aux courants électriques de la même manière que les cellules du cervelet en état de marche.

Les chercheurs se sont ensuite appuyés sur ces recherches et ont ajouté une série de facteurs de croissance différents à différents stades du processus de différenciation afin que les cellules du cervelet s’organisent pour former la structure en couches du tissu du cervelet dans le cerveau humain.

La connaissance de cette recette aidera les chercheurs qui espèrent pouvoir créer un tissu cérébelleux sain à partir des cellules souches adultes reprogrammées de leurs patients – un développement qui pourrait aider à traiter des maladies telles que l’atrophie spinocérébelleuse, une maladie génétique dégénérative qui affecte la capacité des personnes à parler, marcher et bouger correctement.

L’illustration ci-dessous montre comment le cervelet se développe normalement dans le cerveau humain et comment il se développe en laboratoire. Il s’agit d’une science complexe, mais il est vraiment passionnant de voir les chercheurs commencer enfin à débloquer et à reproduire le développement du cerveau, car c’est la première étape pour pouvoir traiter toute une série de nouvelles maladies.

Muguruma et al., Cell Reports (2015)