Les organoïdes du cerveau développent des « yeux » spontanément

18/08/2021 à 18:17 CEST

Une nouvelle étude menée par des chercheurs de l’hôpital universitaire de Düsseldorf, en Allemagne, a montré que les organoïdes cérébraux ont la capacité intrinsèque d’auto-organiser des structures sensorielles primitives qui répondent à la lumière : ce sont des vésicules optiques, qui se développent progressivement comme des structures similaires à « yeux » et qui comprennent une grande partie des cellules et d’autres composants caractéristiques du système visuel.

Ces organoïdes ou mini-cerveaux de laboratoire peut aider à étudier les interactions cerveau-œil pendant le développement de l’embryon, modéliser les troubles rétiniens congénitaux et générer des types de cellules rétiniennes spécifiques, selon un communiqué de presse. La recherche a été récemment publiée dans la revue Cell Stem Cell.

Intégration avec le cerveau

Le cellules souches pluripotentes induites (iPS, selon son acronyme en anglais) sont un type de cellules souches pluripotentes, c’est-à-dire capables de produire la plupart des tissus présents dans le corps humain, qui sont artificiellement dérivés d’une cellule qui n’était pas pluripotente en principe. Ceci est réalisé grâce à des processus de reprogrammation génétique des cellules adultes, dans lesquels le transfert de gènes exogènes est utilisé.

Auparavant, la production de cupules ou vésicules optiques à partir de cellules souches pluripotentes, il s’est concentré sur la génération de la rétine pure. Par conséquent, jusqu’à présent, les cupules optiques et autres structures rétiniennes tridimensionnelles n’ont pas pu s’intégrer fonctionnellement dans les organoïdes cérébraux ou les mini-cerveaux. C’est là que réside la grande avancée de la nouvelle étude, qui permettra d’approfondir l’analyse des interactions entre le cerveau et le système visuel.

Presque comme des yeux développés

Les chercheurs ont généré un total de 314 organoïdes cérébraux pour leur étude, dont 72% ont formé des coupes optiques : cela montre que la méthode est reproductible et efficace. Les structures contenaient divers types de cellules de la rétine, formant des réseaux neuronaux avec une activité électrique et capables de répondre à la lumière.

Ces organoïdes à coupelles optiques ils ont également développé des lentilles, du tissu cornéen et une connectivité rétinienne avec les régions du cerveau, un aspect qui n’avait jamais été vu auparavant dans un système in vitro. Ce n’est pas un problème mineur, car dans le cerveau des mammifères, les fibres nerveuses des cellules ganglionnaires présentes dans la rétine s’étendent pour établir des connexions avec leurs cibles cérébrales, s’intégrant ainsi au reste du système nerveux.

Les organoïdes ou les mini-cerveaux ont formé des coupes optiques dans les 30 jours suivant leur création à partir de cellules souches pluripotentes induites. Les vésicules optiques ont mûri en tant que structures visibles en environ 50 jours, se générant spontanément de manière bilatérale et symétrique à partir de l’avant de la structure qui imite le cerveau humain.

Sujet connexe : De minuscules cerveaux de laboratoire mûrissent comme les humains.

Heures similaires

Le processus est similaire à celui observé dans le développement de la tête d’un embryon humain, mais pas seulement en termes de structures visibles ou de composition cellulaire, mais aussi en termes de temps de croissance: les périodes de temps sont parallèles à celles enregistrées dans le développement de la rétine chez l’embryon, lorsque le processus se produit naturellement.

Le potentiel scientifique de ces organoïdes cérébraux capables de développer des structures optiques similaires aux « yeux » est pratiquement infini. En plus d’explorer les relations entre le cerveau et les mécanismes de la vision, ils permettront d’étudier des pathologies de la rétine ou de tester des médicaments et autres stratégies thérapeutiques visant à résoudre maladies visuelles.

Référence

Les organoïdes du cerveau humain assemblent des vésicules optiques bilatérales fonctionnellement intégrées. Gabriel et al. Cellule souche cellulaire (2021) .DOI : https : //doi.org/10.1016/j.stem.2021.07.010

photo: organoïde cérébral à cupules optiques : les « yeux » apparaissent spontanément selon des délais similaires à ceux enregistrés dans le développement d’un embryon humain naturel. Crédit : Gabriel et al.

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