Selon des médias étrangers, des scientifiques ont récemment rapporté dans un nouvel article que des mini-cerveaux issus de cellules souches en laboratoire ont été dotés de la capacité de développer spontanément des structures oculaires de base. Sur de minuscules organoïdes cérébraux d’origine humaine cultivés dans des boîtes de Pétri, deux coupes optiques à symétrie bilatérale ont été observées en croissance, reflétant le développement des structures oculaires chez les embryons humains.
Ce résultat incroyable nous aidera à mieux comprendre la différenciation et le développement de l’œil et des maladies oculaires.
“Nos travaux mettent en évidence la capacité remarquable des organoïdes cérébraux à générer des structures sensorielles primitives qui sont sensibles à la lumière et possèdent également des cellules similaires à celles que l’on trouve dans le corps”, a déclaré le neuroscientifique Jay Gopalakrishnan de l’hôpital universitaire de type Düsseldorf.Ces organoïdes peuvent aider à étudier interactions cerveau-œil pendant le développement embryonnaire, modéliser les maladies rétiniennes congénitales et générer des types de cellules rétiniennes spécifiques au patient pour des tests de dépistage personnalisés et une thérapie de transplantation.
Les organoïdes cérébraux ne sont pas de vrais cerveaux, ce sont de petites structures tridimensionnelles issues de cellules souches pluripotentes induites (iPSC). Les iPSC sont des cellules extraites d’adultes, puis rétro-conçues 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 dans un tissu cérébral sans aucune pensée, émotion ou conscience ressemblante. Ces « mini-cerveaux » sont utilisés à des fins de recherche où il serait impossible, ou du moins éthiquement délicat, d’utiliser de vrais cerveaux vivants – par exemple pour tester les réponses aux médicaments ou pour observer le développement cellulaire dans certaines conditions défavorables.
Cette fois, Gopalakrishnan et ses collègues ont tenté d’observer le développement des yeux.
Dans des études précédentes, d’autres scientifiques ont utilisé des cellules souches embryonnaires pour développer la cupule optique, une structure qui se développe dans presque tout l’œil au cours du développement embryonnaire. D’autres études ont également développé des tasses visuelles à partir d’iPSC.
Mais au lieu de cultiver les structures directement, l’équipe de Gopalakrishnan voulait voir si elles pouvaient être cultivées en tant que partie intégrante d’un organoïde cérébral. Cela ajouterait à l’avantage de voir comment les deux tissus se développent ensemble, plutôt que seulement les structures optiques se développant séparément.
“Le développement des yeux est un processus complexe, et sa compréhension peut jeter les bases de la base moléculaire de la maladie rétinienne précoce”, ont écrit les chercheurs dans leur article. “Il est donc crucial d’étudier la vésicule du nerf optique, l’ébauche de l’œil, ses extrémités proximales sont reliées au cerveau antérieur, qui est essentiel à la formation normale de l’œil.”
Les travaux antérieurs sur le développement d’organoïdes, tout en fournissant des preuves pour les cellules rétiniennes, n’ont pas développé de structures optiques, de sorte que l’équipe a ajusté leur direction. Ils n’ont pas tenté de forcer le développement de cellules neurales pures aux premiers stades de la différenciation neurale et ont en outre ajouté de l’acétate de rétinol au milieu pour favoriser le développement des yeux.
Il est entendu que le “cerveau de bébé” soigneusement entretenu par les chercheurs forme la coupe optique dès 30 jours de développement, et la structure est clairement visible à 50 jours. Cela coïncide avec le moment du développement des yeux chez les embryons humains, ce qui signifie que ces organoïdes peuvent aider à étudier les subtilités de ce processus.
Il y a aussi d’autres effets. Ces cupules optiques contiennent différents types de cellules rétiniennes qui s’organisent en réseaux neuronaux qui réagissent à la lumière et même au tissu cristallinien et cornéen. En fin de compte, ces structures montreront des connexions entre la rétine et les zones du tissu cérébral.
“Dans le cerveau des mammifères, les cellules ganglionnaires rétiniennes ont des fibres nerveuses qui s’étendent vers l’extérieur pour se connecter à leurs cibles cérébrales, ce qui n’a jamais été démontré dans un système in vitro”, a déclaré Gopalakrishnan.
Il est renouvelable. Sur les 314 organes cérébraux que l’équipe a développés, 73% ont développé la cupule optique. Les chercheurs notent que l’équipe espère développer une stratégie pour rendre ces structures réalisables sur des échelles de temps plus longues, ce qui pourrait conduire à des études plus approfondies à l’avenir.
Dans leur article, ils ont écrit : « Des organoïdes cérébraux contenant des sacs optiques avec des types de cellules neuronales hautement spécialisés peuvent être développés, ouvrant la voie à la génération d’organes personnalisés et de feuilles d’épithélium pigmentaire rétinien pour la transplantation. Nous pensons que (ceux-ci) sont la prochaine génération. d’organoïdes pour aider à modéliser les maladies rétiniennes résultant de troubles neurodéveloppementaux précoces.”
