Des chercheurs impriment en 3D un tissu cérébral humain

Des chercheurs de l’Université du Wisconsin-Madison ont récemment franchi une étape importante en créant le premier tissu cérébral humain fonctionnel imprimé en 3D. Ce tissu, capable de croître et de fonctionner de manière similaire à un tissu cérébral ordinaire, ouvre de nouvelles perspectives pour la compréhension du cerveau et le traitement des troubles neurologiques, y compris des maladies complexes comme la maladie d’Alzheimer et de Parkinson.

Par le biais d’une méthode d’impression 3D horizontale et de neurones dérivés de cellules souches, une équipe de chercheurs a élaboré une approche favorisant la croissance de cellules nerveuses et la formation de réseaux similaires à ceux naturellement présents dans le cerveau humain. Le professeur de neurologie à l’Université du Wisconsin-Madison, Su-Chun Zhang, estime que cette avancée est un atout majeur pour la communauté scientifique, offrant l’opportunité de comprendre les interactions entre les cellules et les parties du cerveau.

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Su-Chun Zhang déclare : « Il pourrait s’agir d’un modèle extrêmement puissant pour nous aider à comprendre comment les cellules cérébrales et certaines parties du cerveau communiquent chez l’homme. Cela pourrait changer notre façon de voir la biologie des cellules souches, les neurosciences et la pathogenèse de nombreux troubles neurologiques et psychiatriques ».

L’impression 3D de tissu cérébral humain : une approche horizontale

Selon le professeur Su-Chun Zhang et Yuanwei Yan, un scientifique, les essais précédents des tissus cérébraux imprimés en 3D ont rencontré des difficultés en raison de limitations dans les méthodes d’impression. Le groupe à l’origine de la nouvelle technique d’impression 3D a exposé son approche. Plutôt que de suivre la méthode classique de l’impression 3D qui superpose les couches de manière verticale, les chercheurs ont adopté une approche horizontale. Ils ont introduit des cellules cérébrales, des neurones développées à partir de cellules souches pluripotentes induites, dans un gel de « bio-encre » plus souple que celui utilisé pour les essais précédents. Ces cellules souches pluripotentes induites ont la capacité de se transformer en différents types cellulaires et sont produites artificiellement.

Grâce à cette technique, les cellules sont désormais en mesure de communiquer entre elles. En effet, en optant pour des « bio-encres », on évite que les cellules du tissu ne se dispersent, tout en offrant une liberté de croissance aux neurones. Les cellules imprimées établissent donc des connexions non seulement au sein de chaque couche, mais aussi à travers les différentes couches, créant ainsi des réseaux rappelant ceux du cerveau humain. Les neurones interagissent, échangent des signaux et établissent des connexions en utilisant des neurotransmetteurs. Yuanwei Yan ajoute: « Nos tissus restent minces, ce qui aide les neurones à obtenir facilement l’oxygène et les nutriments dont ils ont besoin de l’environnement de croissance. » Grâce à cette approche, il est possible d’exploiter les tissus cérébraux imprimés en 3D pour examiner comment les cellules communiquent, comprendre les relations entre les tissus sains et ceux impactés par des maladies comme Alzheimer, et même tester de nouveaux médicaments.

Su-Chun Zhang, professeur de neurologie. (Crédits photo : Université du Wisconsin-Madison)

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*Crédits photo de couverture : Université du Wisconsin-Madison