04/11/22 Transplantation de neurones humains dans des cerveaux de jeunes rats

Des cellules humaines vivantes ont été plusieurs fois transplantées dans de jeunes rats, pour mesurer la compatibilité entre les organismes de ces deux espèces. Il s’agissait de vérifier si des greffes de tissus provenant du rat jeune pourraient remédier à des destructions accidentelles de tissus humains. Ces greffes semblent avoir réussi

Aujourd’hui des chercheurs de l’université de Stanford (Californie) dirigés par Sergio Pasca (https://www.nature.com/search?author=Sergiu%20P.%20Pa%C8%99ca) sont allés plus loin, comme l’indique l’article dont on trouvera ci-dessous les références et l’abstract.

Depuis déjà 10 ans avaient été réalisés de mini-modèles du cerveau humain dits organoïdes. On les obtient en laboratoire en laissant se développer en trois dimensions des cellules-souches du cerveau. Mais les plus complexes de ces organoïdes n’avaient pas la complexité du cerveau humain normalement développé..

Cependant les chercheurs précités ont transplanté ces organoïdes humains non pas dans les cerveaux de rats adultes mais chez des rats nouveau-nés, âgés de quelques jours. Ils espéraient que les neurones du cerveau humain seraient mieux intégrés dans les organes de ces jeunes rats que de ceux de rats adultes. C’est ce qui se produisit. Les organoïdes grandirent d’au moins six fois et colonisèrent 1/3 des cerveaux des rats dans chaque hémisphère . Ensuite, les organoïdes développèrent des connections synaptiques avec les neurones de ces cerveaux de rats .

Par ailleurs les chercheurs utilisèrent une technique dite orthogénétique https://fr.wikipedia.org/wiki/Orthogen%C3%A8se pour s’assurer que les neurones des rats étaient bien intégrés dans les cerveaux humains. La réponse fut positive. Ils espèrent donc que les développement de cette technique leur permettront de mieux étudier les effets de divers désordre graves chez l’humain, désordres comportementaux, désordres neuropsychiatiques ,désordres neurodégénératifs, abus de drogues.

Certains commentateurs se demandent cependant jusqu’où iront de telles recherches. Finiront-elles par produire des rats à cerveaux humains ou, ce qui serait sans doute pire, des humains à cerveaux de rats ?

Référence

Maturation and circuit integration of transplanted human cortical organoids

Sergiu P. Pașca  and others
Nature  610.

Abstract
Self-organizing neural organoids represent a promising in vitro platform with which to model human development and disease1,2,3,4,5. However, organoids lack the connectivity that exists in vivo, which limits maturation and makes integration with other circuits that control behaviour impossible. Here we show that human stem cell-derived cortical organoids transplanted into the somatosensory cortex of newborn athymic rats develop mature cell types that integrate into sensory and motivation-related circuits. MRI reveals post-transplantation organoid growth across multiple stem cell lines and animals, whereas single-nucleus profiling shows progression of corticogenesis and the emergence of activity-dependent transcriptional programs. Indeed, transplanted cortical neurons display more complex morphological, synaptic and intrinsic membrane properties than their in vitro counterparts, which enables the discovery of defects in neurons derived from individuals with Timothy syndrome. Anatomical and functional tracings show that transplanted organoids receive thalamocortical and corticocortical inputs, and in vivo recordings of neural activity demonstrate that these inputs can produce sensory responses in human cells. Finally, cortical organoids extend axons throughout the rat brain and their optogenetic activation can drive reward-seeking behaviour. Thus, transplanted human cortical neurons mature and engage host circuits that control behaviour. We anticipate that this approach will be useful for detecting circuit-level phenotypes in patient-derived cells that cannot otherwise be uncovered.


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