Les organoïdes – des cultures de tissus qui reproduisent approximativement les fonctions d’un organe – permettent aux chercheurs d’observer le comportement des cellules dans les tissus in vitro, en laboratoire. Ceci est particulièrement utile lorsqu’il s’agit d’étudier le cerveau et les conditions qui l’affectent. Mais quels sont certains des défis éthiques?
L’une des plus grandes percées qui ont eu lieu au cours de la dernière décennie a été la capacité d’influencer les cellules souches adultes à se différencier pour créer certains types de cellules.
Après la conception, les cellules qui composent un embryon sont
Cette propriété se rétrécit tout au long du développement et à mesure que l’homme vieillit, mais le corps conserve certaines cellules souches tout au long de sa vie.
Les adultes ont des cellules souches dans leur moelle osseuse, ce qui leur permet de créer de nombreux types de cellules sanguines. Ceci est connu comme
Bien qu’elles soient capables de se différencier en de nombreux types de cellules différents, les cellules souches multipotentes ne sont pas capables de se différencier en tous les différents types de cellules qui forment le corps adulte.
Pouvoir exploiter la capacité de contrôler le destin d’une cellule souche a permis aux chercheurs d’étudier les détails du fonctionnement de nos cellules en laboratoire, et sans doute de manière plus éthique et pratique que ce qui peut être fait chez les humains ou les modèles animaux.
De nombreuses recherches ont été menées sur la manière exacte de transformer un type de cellule en un autre, et se poursuivent. Déjà, des cellules sanguines et cutanées peuvent être prélevées sur une personne et exposées à certains produits chimiques et milieux qui leur permettent de retrouver leur
Appelées cellules souches pluripotentes induites, les chercheurs poursuivent actuellement deux grands axes de travail utilisant cette approche. Ils ont créé des modèles d’embryons à l’aide de fibroblastes, un type de cellule que l’on trouve dans la peau, par exemple. Des modèles d’embryons récemment créés ont permis aux chercheurs d’observer le début de l’organogenèse en laboratoire.
Les organoïdes sont particulièrement utiles lorsqu’ils peuvent être utilisés pour créer des modèles d’organes ou de tissus qui ne peuvent pas être facilement reproduits d’une autre manière. Le cerveau est un exemple de ce qui est très risqué et difficile à biopsier par rapport à la peau, par exemple.
L’autre axe de travail concerne la création de modèles d’organes ou de tissus appelés organoïdes. Ceux-ci permettent aux scientifiques d’étudier le fonctionnement de certains types de cellules et peuvent même être utilisés pour modéliser des organes entiers.
En fait, le premier organoïde cérébral a été fabriqué à partir de cellules souches pluripotentes induites d’un patient atteint de microcéphalie, où la taille du cerveau est réduite.
Des chercheurs travaillant avec Dr Madeline Lancaster ont utilisé ce modèle pour découvrir qu’une différenciation neuronale prématurée était probablement la cause de la taille réduite du cerveau qu’ils avaient observée chez le patient, et ont publié les résultats dans
Cette découverte a montré pour la première fois que des cellules cérébrales pouvaient être créées à partir de cellules souches pluripotentes induites et pourraient donner un aperçu du fonctionnement du cerveau et des mécanismes qui sous-tendent la maladie.
Depuis que ces organoïdes initiaux ont été développés, la complexité des organoïdes cérébraux créés et les informations qui en ont été glanées ont augmenté. Les chercheurs ont pu observer que les cellules souches pluripotentes induites sont capables de s’auto-organiser en structures similaires à celles qui existent chez les animaux et les humains.
Des organoïdes cérébraux créés à partir de cellules souches pluripotentes induites autorisées à mûrir pendant 60 jours ont formé des cupules optiques, ou des indentations où les yeux se formeraient, un article publié dans Cellule Cellule Souches souligné l’an dernier.
De même, une étude publiée dans
La capacité de modéliser le développement du cerveau fœtal en laboratoire a également permis d’obtenir une plus grande clarté sur l’impact de différents médicaments sur le développement du cerveau in utero.
La scandale du valproate de sodium est un scandale mondial qui a vu des femmes enceintes atteintes d’épilepsie recevoir un médicament pour le traiter qui a causé de graves troubles d’apprentissage chez leurs enfants qui ont été exposés au médicament dans l’utérus.
Récemment, une étude publiée dans PLOS Biologie ont utilisé des organoïdes dérivés de cellules humaines pour montrer que le médicament provoquait un vieillissement accéléré et la mort des cellules neuroépithéliales du cerveau, expliquant certains des symptômes observés chez les enfants touchés.
D’autres espèrent que les organoïdes pourraient être utilisés pour modéliser des maladies. Ils ont été utilisés pour étudier l’effet de
L’une des limites de l’utilisation des organoïdes pour la recherche est qu’elle est observée in vitro. La façon dont un organe pourrait agir dans un système, en relation avec différents organes, ou lorsqu’il est exposé à des métabolites dans le sang, par exemple, pourrait être différente de la façon dont il se comporte lorsque les cellules sont isolées dans un seul tissu.
Plus récemment, des chercheurs ont placé un organoïde dérivé de cellules humaines dans le cerveau d’un rat, dans une étude décrite dans
À l’aide d’organoïdes neuronaux autorisés à s’auto-organiser, ceux-ci ont été implantés dans le cortex somatosensoriel – qui se trouve au milieu du cerveau – de rats nouveau-nés. Les scientifiques ont ensuite découvert que ces organoïdes corticaux avaient développé des axones dans tout le cerveau du rat et étaient capables de contribuer au comportement de recherche de récompense chez le rat.
Cette percée a suggéré que les cellules créées en laboratoire sont reconnaissables par d’autres tissus du corps et peuvent influencer les systèmes.
Associer des cellules d’animaux et d’humains n’est pas sans considérations éthiques. En fait, cela a fait l’objet d’un projet récent.
Le projet Brainstorm Organoid a publié son premier article sous la forme d’un commentaire décrivant les avantages du projet dans
Le projet a réuni d’éminents bioéthiciens dans le cadre de l’initiative Brain Research through Advancing Innovative Neurotechnologies (BRAIN) des National Institutes of Health des États-Unis, qui a financé le projet.
Co-auteur du commentaire Dr Jeantine E Lunshofresponsable de l’éthique collaborative au Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering de l’Université de Harvard, MA, a déclaré Nouvelles médicales aujourd’hui dans une interview que la recherche biomédicale existante et les lignes directrices sur le bien-être animal fournissent déjà un cadre pour que ce type de travail soit effectué de manière éthique.
Faisant référence aux directives de la Société internationale de recherche sur les cellules souches publiées l’année dernière, elle a déclaré que celles-ci couvrent la création de chimères, où les cellules de deux espèces sont combinées.
Ces hybrides avec des non-primates sont autorisés, a-t-elle expliqué : « Ceci met très, très fortement l’accent sur le bien-être animal dans ce document de lignes directrices de l’ISSCR qui s’aligne également sur les protocoles existants de bien-être animal et de recherche animale. »
Les avantages potentiels de cette recherche devaient être pris en compte, « bien qu’en ce moment, nous en soyons encore au stade où beaucoup de recherche fondamentale est nécessaire. Et je pense que cela doit vraiment être souligné », a-t-elle déclaré.
Le même jour, le document susmentionné a été publié, un autre
Cela a démontré l’importance de la rétroaction structurée en boucle fermée pour l’apprentissage dans le cerveau humain, ont affirmé les auteurs. Ils ont également affirmé que cela montrait que les neurones étaient capables de s’auto-organiser et de faire preuve de sensibilité.
Dr Brett Kagandirecteur scientifique de la société Cortical Labs, qui a inventé le système DishBrain utilisé pour enseigner les neurones corticaux, a déclaré MNT dans une interview qu’il y avait bien sûr des considérations éthiques autour des expériences qu’ils ont faites, mais qu’elles n’étaient pas différentes de celles nécessaires pour des milliers d’autres expériences se déroulant dans le monde :
« Nous sommes très clairs dans l’article que la sensibilité n’est pas la conscience […] c’est bizarre que les gens se débattent avec des cellules dans un plat. Ils sont certainement moins compliqués qu’une mouche ou une abeille.
Pr Alysson R. Muotriprofesseur de médecine cellulaire et moléculaire à l’UC San Diego School of Medicine, CA, a déclaré MNT dans un e-mail qu’il y avait différentes façons de tester pour voir si les organoïdes avaient atteint la conscience. Celles-ci ont été décrites dans un article de commentaire qu’il avait co-écrit et qui a été publié en mars 2022 dans la revue
Lorsqu’on lui a demandé si les neurones testés par Cortical Labs étaient conscients ou non, le professeur Muotri a déclaré : « Il est difficile de savoir avec certitude. Cependant, il existe des tests que l’on peut faire pour voir s’ils réagissent de la même manière qu’un cerveau conscient. Par exemple, vous pouvez les anesthésier et voir si les ondes cérébrales disparaissent.
Il pensait également que si des organoïdes conscients sont créés, il est important de les réguler. « Semblable aux modèles animaux de recherche conscients, nous devrions avoir un ensemble de règles pour cultiver des organoïdes conscients », a-t-il suggéré.
Les prochaines étapes pour les laboratoires corticaux consistent à tester le fonctionnement des organoïdes cérébraux lorsqu’ils sont exposés à l’alcool et s’ils seront capables d’apprendre sous l’influence. Cependant, il existe une proposition encore plus importante du Dr Kagan, à savoir que le système DishBrain pourrait être utilisé comme système de traitement de l’information.
« Il vaut la peine de considérer, du moins de notre point de vue, que vous n’avez pas besoin de penser à ces neurones, cellules cérébrales, comme étant uniquement liés à la biologie et à la physiologie humaines, mais vous pouvez les considérer comme un système de traitement de l’information très puissant. »
– Dr Brett Kagan
En d’autres termes, les organoïdes pourraient être utilisés pour traiter des informations en utilisant très peu d’énergie. Toute personne consciente de l’énorme consommation d’énergie requise par les mégadonnées générées par la génomique et l’informatique modernes sera consciente de l’importance que cela pourrait avoir.
S’il a raison, ce serait encore une autre aubaine pour le développement des organoïdes.
