La science-fiction rencontre la neuro-réalité : des organoïdes pour reconstruire le cerveau

Les cerveaux augmentés par ordinateur, les remèdes à la cécité et la reconstruction du cerveau après une blessure ressemblent tous à de la science-fiction. Aujourd'hui, ces technologies perturbatrices ne sont pas uniquement destinées à Netflix, « Terminator » et au fourrage de bandes dessinées. Ces dernières années, ces avancées sont plus proches de la réalité que certains ne le pensent, et elles ont la capacité de révolutionner les soins neurologiques.
Les maladies neurologiques sont aujourd'hui la principale cause d'invalidité dans le monde et plus de 11 millions de personnes souffrent d'une forme ou d'une autre de problèmes neurologiques permanents dus à des traumatismes crâniens et à des accidents vasculaires cérébraux. Par exemple, si une lésion cérébrale traumatique a endommagé le cortex moteur - la région du cerveau impliquée dans les mouvements volontaires - les patients pourraient devenir paralysés, sans espoir de retrouver leur pleine fonction. Ou certains patients victimes d'un AVC peuvent souffrir d'aphasie, l'incapacité de parler ou de comprendre le langage, en raison de dommages aux régions du cerveau qui contrôlent la compréhension de la parole et du langage.
Grâce aux progrès récents, des maladies neurologiques parfois durables peuvent être évitées. Par exemple, si un patient victime d' un AVC est vu assez rapidement, des dommages potentiellement mortels ou altérant la vie peuvent être évités , mais ce n'est pas toujours possible. Les traitements actuels de la plupart des maladies neurologiques sont assez limités, car la plupart des thérapies, y compris les médicaments, visent à améliorer les symptômes mais ne peuvent pas complètement récupérer la fonction cérébrale perdue.
H. Isaac Chen, MD, professeur adjoint de neurochirurgie à la Perelman School of Medicine et neurochirurgien au Caporal Michael J. Crescenz Veterans Affairs Medical Center, s'efforce de relever ce défi. Chen appelle les efforts visant à améliorer le fonctionnement neurologique des personnes - au lieu de traiter les symptômes de la maladie - "le Saint Graal des neurosciences cliniques".
"Cette quête guide toute ma carrière universitaire - être capable de traiter des patients qui n'ont pas vraiment d'autres options pour le moment en réparant le cerveau", a déclaré Chen. « Bien qu'il y ait des efforts pour essayer de prévenir les maladies et les dommages, il y aura toujours des patients qui se retrouveront avec des problèmes neurologiques permanents. Actuellement, lorsqu'une personne souffre de la maladie de Parkinson, d'une lésion cérébrale ou d'un accident vasculaire cérébral, sa vie en est à jamais modifiée. Mais si nous avions quelque chose pour améliorer le fonctionnement des patients, cela changerait la donne non seulement pour ces personnes, mais pour la société dans son ensemble.
Chen soupçonne que l'implantation de tissus neuronaux comme un organoïde cérébral pourrait reconstruire les circuits cérébraux. Ses recherches portent sur le cortex cérébral, la partie du cerveau humain qui nous distingue des autres animaux. Le cortex cérébral prend en charge les fonctions de base telles que le mouvement, la sensation visuelle et les processus cognitifs d'ordre supérieur, comme la mémoire de travail et la capacité de planifier.
Chen compare son approche à la réparation d'un ordinateur. Le cortex a des unités répétitives appelées colonnes corticales, les unités de traitement de base du cortex. Dans cette analogie, imaginez que le cerveau est un ordinateur et que le cortex est composé de millions d'unités de traitement, répétées encore et encore, permettant un « calcul » – comment nous pensons ou faisons les choses. La théorie de Chen est que si un certain nombre de « processeurs » du cerveau (les colonnes corticales) sont mis hors service, vous pouvez remplacer les processeurs endommagés par les nouveaux, en reprenant le fonctionnement du cerveau, comme vous le feriez avec un ordinateur.
L'espoir de Chen est d'utiliser des organoïdes cérébraux ou d'autres tissus neuronaux similaires pour créer ces processeurs corticaux artificiels en laboratoire et de les insérer dans le cerveau en cas de problème, remplaçant ainsi les mauvais processeurs du cerveau.
Les organoïdes du cerveau sont la seule plate-forme en laboratoire qui recrée l'architecture du cerveau humain à un degré significatif, c'est pourquoi il y a eu tant d'enthousiasme autour d'eux ces derniers temps. Cependant, ces organoïdes cérébraux ne sont pas parfaits pour le moment – ils ne ressemblent pas exactement au cortex et ne peuvent pas fonctionner exactement comme lui. Mais nous faisons des progrès dans la bonne direction, a déclaré Chen.
Pour faire avancer cette idée, un effort est en cours pour comprendre comment les organoïdes du cerveau peuvent devenir une partie du cerveau. Chen se concentre actuellement sur le cortex visuel, analysant comment les organoïdes du cerveau se connectent au système visuel des rats et comment ils réagissent lorsque l'animal voit des motifs lumineux. Remarquablement, lorsque la lumière est dirigée vers l'œil du rat, les neurones de l'organoïde deviennent actifs, signalant que ces cellules communiquent avec les propres cellules cérébrales du rat.