Comment l'innovation des cellules souches a-t-elle une recherche avancée en neurosciences

L'un des facteurs déterminants dans l'étude du cerveau humain est la capacité de mener des recherches sur le fonctionnement réel du tissu cérébral humain. En conséquence, de nombreuses études scientifiques sont menées sur les rongeurs en tant que mammifères proxy. L'inconvénient de cette approche est que les cerveaux des rongeurs ont une structure et une fonction différentes. Selon Johns Hopkins, structurellement, le cerveau humain est composé d'environ 30 pour cent de neurones et 70 pour cent de glie, tandis que le cerveau de souris a le rapport opposé [1]. Les chercheurs du MIT ont découvert que les dendrites des neurones humains transportent les signaux électriques différemment des neurones de rongeurs [2]. Une alternative innovante consiste à cultiver le tissu cérébral humain à l'aide de la technologie des cellules souches.

Les cellules souches sont des cellules non spécialisées qui donnent naissance à des cellules différenciées. C'est une découverte relativement récente datant des années 80. Les cellules souches embryonnaires ont été découvertes pour la première fois en 1981 par Sir Martin Evans de l'Université de Cardiff, Royaume-Uni, puis à l'Université de Cambridge, lauréat du prix Nobel de médecine 2007 [3].

En 1998, des cellules souches embryonnaires humaines isolées ont été cultivées dans un laboratoire par James Thomson de l'Université du Wisconsin à Madison et John Gearhart de l'Université Johns Hopkins à Baltimore [4].

Huit ans plus tard, Shinya Yamanaka de l'Université de Kyoto au Japon a découvert une méthode pour transformer les cellules cutanées de souris en cellules souches pluripotentes en utilisant un virus pour introduire quatre gènes [5]. Les cellules souches pluripotentes ont la capacité de se développer en d'autres types de cellules. Yamanaka, avec John B. Gurdon, a remporté le prix Nobel de physiologie ou médecine 2012 pour la découverte que les cellules matures peuvent être reprogrammées pour devenir pluripotentes [6]. Ce concept est connu sous le nom de cellules souches pluripotentes induites ou iPSC.

En 2013, une équipe de recherche européenne de scientifiques, dirigée par Madeline Lancaster et Juergen Knoblich, a développé un organoïde cérébral tridimensionnel (3D) utilisant des cellules souches pluripotentes humaines qui «atteignaient environ quatre millimètres et pouvaient survivre jusqu'à 10 mois. . [7]." Ce fut une percée majeure car les modèles de neurones antérieurs étaient cultivés en 2D.

Plus récemment, en octobre 2018, une équipe de scientifiques dirigée par Tufts a développé un modèle 3D de tissu cérébral humain présentant une activité neuronale spontanée pendant au moins neuf mois. L'étude a été publiée en octobre 2018 dans ACS Biomaterials Science & Engineering, une revue de l'American Chemical Society [8].

De la découverte initiale de cellules souches chez la souris à la croissance de modèles de réseaux neuronaux humains en 3D à partir de cellules souches pluripotentes en moins de 40 ans, le rythme des progrès scientifiques a été exponentiel. Ces modèles de tissu cérébral humain en 3D peuvent aider à faire avancer la recherche dans la découverte de nouveaux traitements pour la maladie d'Alzheimer, la maladie de Parkinson, la maladie de Huntington, la dystrophie musculaire, l'épilepsie, la sclérose latérale amyotrophique (également connue sous le nom de SLA ou maladie de Lou Gehrig) et de nombreuses autres maladies et troubles du cerveau. Les outils que les neurosciences utilisent pour la recherche évoluent en termes de sophistication, et les cellules souches jouent un rôle important dans l'accélération des progrès au profit de l'humanité.

Copyright © 2018 Cami Rosso Tous droits réservés.

2. Rosso, Cami. «Pourquoi le cerveau humain présente-t-il une intelligence supérieure?» La psychologie aujourd'hui. 19 octobre 2018.

3. Université de Cardiff. «Sir Martin Evans, prix Nobel de médecine.» Consulté le 23 octobre 2018 sur http://www.cardiff.ac.uk/about/honours-and-awards/nobel-laureates/sir-martin-evans

4. Vues du cœur. «Chronologie des cellules souches». 2015 avr-juin. Récupéré le 23/10/2018 sur https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4485209/#

5. Scudellari, Megan. «Comment les cellules iPS ont changé le monde.» Nature. 15 juin 2016.

6. Le prix Nobel (2012-10-08). «Le prix Nobel de physiologie ou de médecine 2012 [Communiqué de presse]. Extrait le 23 octobre 2018 de https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/2012/press-release/

7. Rojahn, Susan Young. «Les scientifiques cultivent des tissus cérébraux humains en 3D.» Examen de la technologie MIT. 28 août 2013.

1. Cantley, William L .; Du, Chuang; Lomoio, Selene; DePalma, Thomas; Peirent, Emily; Kleinknecht, Dominic; Hunter, Martin; Tang-Schomer, Min D.; Tesco, Giuseppina; Kaplan, David L. » Modèles de réseaux neuronaux humains 3D fonctionnels et durables à partir de cellules souches pluripotentes. »ACS Biomaterials Science & Engineering, une revue de l'American Chemical Society. 1er octobre 2018.