Des neurones cultivés en laboratoire ont été transplantés dans le cerveau de rats dont le cortex visuel était endommagé. Après deux mois, les neurones réagissaient lorsque les rats voyaient des lumières clignotantes
Des neurones humains ont été intégrés dans le cerveau de rats adultes dont le cortex visuel était endommagé et ont même repris certaines des fonctions du système visuel de ces organes.
Isaac Chen, de l'université de Pennsylvanie, et ses collègues se sont demandé si la transplantation d'un amas de neurones cultivés en laboratoire, appelés organoïdes, dans le cerveau de rats dont le cortex visuel était endommagé, permettrait de rétablir une partie des fonctions de cette zone.
Ils ont d'abord cultivé des cellules souches humaines, qui peuvent se développer en de nombreux types de cellules, pendant 80 jours afin de former une culture tissulaire tridimensionnelle de cellules du cortex cérébral. Celles-ci constituent la couche externe du cerveau et jouent un rôle clé dans plusieurs fonctions, comme la vision.
L'équipe a ensuite retiré une partie du cortex visuel de 46 rats, avant de transférer les organoïdes dans ces cortex endommagés.
Les rats ont été étudiés pendant trois mois. Après deux mois, les organoïdes ont commencé à présenter une réponse neuronale. Cette réponse a été mesurée en plaçant une électrode dans un organoïde transplanté pendant que le rat regardait une série d'images sur un écran.
Une série d'images consistait en des lumières clignotantes, tandis qu'une autre présentait des lignes noires et blanches alternées dans différentes orientations, telles que l'horizontale et la diagonale.
La réponse neuronale des organoïdes a changé en même temps que les lumières clignotantes et en fonction de l'orientation des lignes noires et blanches. Cela suggère que les neurones s'intégraient au cerveau des rats et prenaient en charge une partie des fonctions de leur système visuel, explique Chen.
Dans une autre partie de l'expérience, les chercheurs ont comparé les rats auxquels on avait greffé des organoïdes avec ceux dont le cortex visuel n'était pas endommagé. Les réponses neuronales étaient relativement similaires, mais moins de neurones réagissaient à la lumière chez les rats ayant reçu des greffes d'organoïdes que chez leurs homologues non endommagés, explique Chen.
Les chercheurs n'ont pas mesuré si les greffes d'organoïdes amélioraient la vision des rats.
"Il est clair qu'il reste encore du chemin à parcourir pour comprendre quels sont les facteurs qui contrôlent cette intégration et comment nous pourrions optimiser cette intégration", déclare Chen.
La prochaine étape consistera à répéter cette expérience en retirant d'autres cortex dans le cerveau des rats, comme le cortex moteur, ajoute-t-il. "Nous espérons que cette étude nous oriente vers la restauration des fonctions à l'aide de ces organoïdes et qu'elle débouche, à long terme, sur la transplantation d'organoïdes chez des patients souffrant de lésions cérébrales."
"Cette étude montre que non seulement les organoïdes transplantés peuvent s'intégrer dans le tissu hôte, mais qu'ils sont également capables de restaurer des fonctions complexes qui avaient été perdues", déclare Laura Ferraiuolo de l'université de Sheffield, au Royaume-Uni.