Une équipe de scientifiques de l'Université du Wisconsin–Madison a réussi à créer le premier tissu cérébral en 3D capable de croître et de fonctionner comme un tissu cérébral typique.
Cette réalisation revêt une importance majeure pour les chercheurs étudiant le cerveau et travaillant sur des traitements pour divers troubles neurologiques et neurodéveloppementaux tels que la maladie d'Alzheimer et de Parkinson.
Image: UW–Madison's Waisman Center
"Ce modèle pourrait être extrêmement puissant pour comprendre comment les cellules cérébrales et les parties du cerveau communiquent chez l'humain", explique Su-Chun Zhang, professeur de neurosciences et de neurologie au Centre Waisman de l'UW-Madison. "Cela pourrait changer notre perspective sur la biologie des cellules souches, la neurosciences et la pathogenèse de nombreux troubles neurologiques et psychiatriques."
Les méthodes d'impression ont limité le succès des tentatives précédentes d'imprimer du tissu cérébral, selon Su-ChunZhang et Yuanwei Yan, un scientifique du même laboratoire. Le groupe à l'origine de ce nouveau processus d'impression en 3D a décrit leur méthode dans le journal
Cell Stem Cell.
Plutôt que de construire le tissu couche par couche de manière verticale, l'équipe a ici utilisé une impression 3D horizontale, permettant une reproduction plus fidèle de la complexité tridimensionnelle du cerveau humain. Cette technique permet une communication cellulaire plus réaliste entre les différentes parties du cerveau, reflétant davantage la manière dont les cellules interagissent dans un environnement biologique naturel.
Ce tissu cérébral imprimé pourrait être utilisé pour étudier la signalisation entre les cellules dans le syndrome de Down, les interactions entre le tissu sain et le tissu voisin affecté par la maladie d'Alzheimer, tester de nouveaux candidats médicamenteux, voire observer la croissance du cerveau.
"Par le passé, nous avons souvent examiné une chose à la fois, ce qui signifie que nous manquons souvent de composants critiques. Notre cerveau fonctionne en réseaux. Nous voulons imprimer le tissu cérébral de cette manière parce que les cellules ne fonctionnent pas seules. Elles se parlent. C'est ainsi que fonctionne notre cerveau et il doit être étudié de manière globale pour le comprendre vraiment", explique Su-Chun Zhang. "Notre tissu cérébral pourrait être utilisé pour étudier presque tous les aspects majeurs sur lesquels travaillent de nombreuses personnes au Centre Waisman. Il peut être utilisé pour examiner les mécanismes moléculaires sous-jacents au développement cérébral, au développement humain, aux handicaps développementaux, aux troubles neurodégénératifs, et plus encore."
La nouvelle technique d'impression devrait également être accessible à de nombreux laboratoires. Elle ne nécessite pas d'équipement spécialisé d'impression biologique ni de méthodes de culture pour maintenir la santé du tissu, et peut être étudiée en profondeur avec des microscopes, des techniques d'imagerie standard et des électrodes déjà courantes dans le domaine.
Les chercheurs aimeraient désormais explorer le potentiel de spécialisation, en améliorant encore leur encre biologique et en affinant leur équipement pour permettre des orientations spécifiques des cellules dans leur tissu imprimé.