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Les scientifiques ont transformé des cellules souches en « mini-cerveaux », puis les cerveaux en une sorte d’yeux sophistiqués : ScienceAlert

Petits cerveaux cultivés en laboratoire Cellules souches Les scientifiques ont spontanément développé des structures rudimentaires de l’œil, rapportent les scientifiques dans un article remarquable de 2021.

Sur de petits organoïdes cérébraux d’origine humaine cultivés dans des boîtes, deux coupes optiques à symétrie bilatérale ont été observées, reflétant le développement des structures oculaires dans les embryons humains. Cette découverte surprenante peut nous aider à mieux comprendre le processus de différenciation et de développement des yeux, ainsi que les maladies oculaires.

« Notre travail met en évidence la capacité remarquable des organoïdes cérébraux à générer des structures sensorielles primitives sensibles à la lumière et à héberger des types de cellules similaires à celles trouvées dans le corps. » a déclaré le neuroscientifique Jay Gopalakrishnan de l’hôpital universitaire de Düsseldorf en Allemagne dans la déclaration 2021.

« Ces organites peuvent aider à étudier les interactions cerveau-œil pendant le développement du fœtus, modéliser les troubles rétiniens congénitaux et générer des types de cellules rétiniennes spécifiques au patient pour tester des médicaments personnalisés et des thérapies de transplantation. »

Vue rapprochée d'un point beige (organite du cerveau) avec deux points sombres qui sont les yeux rudimentaires
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Les organoïdes cérébraux ne sont pas de vrais cerveaux, comme vous pourriez le penser. Ce sont de minuscules structures tridimensionnelles issues de cellules souches pluripotentes induites – des cellules récoltées sur des humains adultes et transformées en cellules souches, qui ont le potentiel de se développer dans de nombreux types de tissus différents.

Dans ce cas, ces cellules souches sont amenées à se développer en amas de tissu cérébral, sans rien ressemblant à des pensées, des émotions ou des sentiments. conscience. Ces « mini-cerveaux » sont utilisés à des fins de recherche où l’utilisation de cerveaux vivants réels serait impossible, ou du moins, éthiquement difficile – tester les réponses aux médicaments, par exemple, ou surveiller le développement cellulaire dans certaines conditions défavorables.

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Cette fois, Gopalakrishnan et ses collègues se sont mis à observer l’évolution de l’œil.

Dans des recherches antérieures, d’autres scientifiques ont utilisé des cellules souches embryonnaires pour faire pousser des cupules optiques, les structures qui se développent en Presque tout le globe à l’oeil au cours du développement embryonnaire. D’autres recherches ont développé des structures en forme de gobelet optique à partir de cellules souches pluripotentes induites.

Plutôt que de cultiver ces structures directement, l’équipe de Gopalakrishnan voulait voir si elles pouvaient être cultivées en tant que partie intégrante des organoïdes cérébraux. Cela ajouterait l’avantage de voir comment les deux types de tissus pourraient se développer ensemble, plutôt que de simplement développer des structures visuelles de manière isolée.

« Le développement de l’œil est un processus complexe, et sa compréhension pourrait permettre un renforcement de la base moléculaire des maladies rétiniennes précoces », ont déclaré les chercheurs. écrit dans leur journal.

« Ainsi, il est d’une grande importance d’étudier les vésicules optiques qui sont les rudiments de l’œil dont l’extrémité proximale est reliée au cerveau antérieur et qui sont essentielles à la bonne formation de l’œil. »

Des travaux antérieurs sur le développement d’organites ont montré des preuves de cellules rétiniennes, mais celles-ci n’ont pas développé de structures visuelles. L’équipe a donc modifié ses protocoles.

Ils n’ont pas tenté de forcer le développement de neurones purs aux premiers stades de la différenciation neuronale et l’ajout d’acétate de rétinol au milieu de culture comme aide au développement oculaire.

Illustration montrant le développement d'un organoïde.
(Gabriel et coll., cellules souches2021)

Les cerveaux des nourrissons soigneusement soignés formaient des coupes visuelles dès 30 jours de développement, les structures étant clairement visibles après 50 jours. Cela correspond à Moment du développement des yeux chez le fœtus humaince qui signifie que ces organites peuvent être utiles pour étudier les subtilités de ce processus.

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Il y a aussi d’autres ramifications. Les cupules optiques contenaient différents types de cellules rétiniennes, qui étaient organisées en réseaux neuronaux qui réagissent à la lumière, et contenaient même du cristallin et du tissu cornéen. Enfin, les structures ont montré une connexion réseau à des zones de tissu cérébral.

« Dans le cerveau des mammifères, les fibres nerveuses des cellules ganglionnaires rétiniennes communiquent pour communiquer avec leurs cibles cérébrales, un aspect qui n’avait pas été montré auparavant dans un système in vitro », Gopalakrishnan a dit.

Il est reproductible. Sur les 314 membres de l’équipe intellectuelle, 73 % ont développé des cupules optiques. L’équipe espère développer des stratégies pour maintenir ces structures viables sur des échelles de temps plus longues, ont déclaré les chercheurs, pour des recherches plus approfondies avec un énorme potentiel.

Des organoïdes cérébraux contenant des vésicules optiques affichant des types de neurones hautement spécialisés peuvent être développés, ouvrant la voie à la génération d’organoïdes personnalisés et de feuilles épithéliales pigmentaires rétiniennes pour la transplantation. écrit dans leur journal.

« Nous y croyons [these] sont des organoïdes de nouvelle génération qui aident à modéliser les rétinopathies résultant de troubles neurodéveloppementaux précoces. « 

Recherche publiée dans cellules de cellules souches.

Une version de cet article a été publiée pour la première fois en août 2021.