Des scientifiques ont cultivé des organoïdes cérébraux et découvert qu'ils possèdent une horloge biologique

Comment étudier le cerveau humain pendant de nombreuses années sans nuire à une personne vivante ? Jusqu'à récemment, cette question était l'une des plus grandes énigmes de la science. Aujourd'hui, une équipe de chercheurs de l'Université Harvard a présenté une percée fascinante : ils ont utilisé des cellules souches humaines, capables de se transformer en n'importe quel tissu du corps, pour cultiver en laboratoire de minuscules structures tridimensionnelles de tissu cérébral, appelées « organoïdes ». Les chercheurs ont réussi à maintenir ces « minuscules cerveaux » en vie et actifs pendant près de six ans, alors que les modèles précédents ne survivaient que quelques mois.

Cette réalisation, publiée dans la revue scientifique Nature, a montré que les tissus cérébraux non seulement survivaient, mais continuaient à se développer naturellement : les cellules créaient entre elles des connexions neuronales — des synapses — et produisaient automatiquement une activité électrique continue pendant deux ans.

L'une des découvertes surprenantes a été que les cellules continuaient à « compter le temps ». En examinant des marqueurs moléculaires indiquant l'âge biologique, les chercheurs ont trouvé une correspondance presque parfaite : un organoïde âgé de cinq ans présentait les caractéristiques génétiques du cerveau d'un enfant de quatre ans.

« Les cellules ont enregistré le passage du temps dans l'activité de leurs gènes », a expliqué la professeure Paola Arlotta, qui a dirigé la recherche.

Pour leur permettre de vivre plus longtemps, l'équipe a développé un liquide nutritif spécial qui a préservé l'activité électrique, rappelant un « entraînement physique » régulier qui maintient la vitalité des cellules.

L'« horloge interne » des cellules

Au cours de l'expérience, les chercheurs ont découvert que les cellules possèdent une « boussole développementale » interne. Lorsqu'ils ont mélangé des cellules jeunes avec des cellules plus âgées dans le même organoïde, une magie de laboratoire s'est produite : les cellules jeunes ont « entraîné » les plus âgées et ont accéléré chez elles la création de nouvelles cellules nerveuses. Parallèlement, les cellules âgées savaient raccourcir les processus et créaient des cellules nerveuses matures en seulement deux semaines — un cycle qui prend généralement environ deux mois. Cette découverte prouve que les cellules reconnaissent exactement leur position sur l'axe du temps.

Le développement du cerveau humain étant un processus lent qui dure environ 20 ans, les expériences sur des animaux de laboratoire ne fournissent pas une image précise. Le nouveau modèle permet pour la première fois d'étudier de près comment un cerveau humain se développe au fil des années.

« Ces modèles nous donnent une occasion rare de comprendre en profondeur comment des conditions telles que l'autisme et la schizophrénie sont créées et se développent aux stades ultérieurs de la vie », a expliqué la Dre Andrea Beckel-Mitchener de l'Institut national de la santé mentale des États-Unis (NIH).

Dans la communauté scientifique, il est précisé qu'il ne s'agit pas de cerveaux réels ou pensants : les minuscules tissus sont très simples, ne sont pas connectés à une entrée sensorielle ou à des vaisseaux sanguins, et n'ont pas de conscience. La recherche a été menée sous la supervision éthique stricte de l'Université Harvard, conformément aux procédures internationales les plus rigoureuses.