L’expansion de notre encéphale décortiquée dans des minicerveaux en culture


Les organoïdes de cerveau humain (à gauche) deviennent nettement plus gros que ceux du gorille (milieu) et du chimpanzé (droite). Ces organoïdes de cerveau sont âgés de 5 semaines.

D’où vient la singularité de notre espèce ? La question hante l’humanité – on ignore ce qu’en pensent nos cousins animaux. Philosophes, évolutionnistes, éthologues, généticiens, biologistes… : tous ont proposé des éléments de réponse, sans mettre un terme au débat.

Et si l’on regardait du côté du développement du cerveau, lors de l’embryogenèse ? En réglant la focale sur ce point, une équipe britannique a découvert une clé essentielle qui a ouvert la voie à l’expansion hors-norme de notre encéphale. Cette clé correspond à un moment charnière du développement précoce du système nerveux, révèle son travail publié dans la revue Cell, le 24 mars. Ce moment de bascule, c’est l’instant où des cellules encore immatures, nommées « cellules progénitrices neurales », cessent de se diviser de façon symétrique. En clair, elles ne donnent plus naissance à deux cellules filles identiques en se multipliant de façon exponentielle.

Elles se mettent à se diviser de façon asymétrique : une des cellules filles reste une cellule progénitrice, tandis que l’autre s’engage dans la voie de spécialisation en neurone. Et le lien avec l’essor inédit de notre encéphale ? Le voici : chez l’embryon humain, ce moment de bascule est plus tardif que chez les embryons des autres grands singes. « Grâce à ce retard, les cellules progénitrices ont plus de temps pour se diviser avant le début du processus de différenciation en neurones. Elles donneront donc plus de neurones », explique le professeur Jürgen Knoblich, de l’Académie autrichienne des sciences.

Entre alchimie et recette de cuisine

Ce biologiste moléculaire n’a pas participé à cette nouvelle étude. Mais son laboratoire, à Vienne, a été le premier au monde à produire des « minicerveaux » humains, ou « cérébroïdes » : de précieux modèles réduits, en 3D, des premiers stades du développement d’un authentique cerveau. Les ingrédients de base de ces modèles : des cellules nerveuses dérivées de cellules souches humaines – des cellules capables de s’autorenouveler à l’infini et d’être guidées, sous certaines conditions, vers une spécialisation en l’un ou l’autre des types de cellules de nos différents organes. Mais pour faire « prendre la sauce » de ces minicerveaux, il faut les faire mijoter dans un gel qui imite la matrice où reposent les cellules embryonnaires. C’est alors, entre alchimie et recette de cuisine, que se produit un minimiracle. Soudain, ces cellules s’auto-organisent pour mimer dans l’espace l’architecture et les fonctions d’un jeune cerveau embryonnaire.

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