Des chercheurs de l’université du Wisconsin-Madison sont parvenus à créer du tissu cérébral humain fonctionnel grâce à l’impression 3D.

Une avancée impressionnante offre un nouvel espoir aux personnes atteintes de troubles neurologiques ou neurodéveloppementaux, comme les maladies d'Alzheimer et de Parkinson. Une équipe de l’université du Wisconsin-Madison a développé le premier tissu cérébral imprimé en 3D opérationnel.

Les chercheurs ont présenté leur méthode prometteuse dans la revue scientifique Cell Stem Cell, le 1er février 2024.

Impression 3D : des tissus cérébraux 3D fonctionnels ont été créés

Lors des tentatives précédentes, les scientifiques tentaient de produire du tissu cérébral avec l’approche traditionnelle de l’impression 3D. C’est-à-dire empiler les couches verticalement. Les chercheurs américains ont opté pour une autre méthode : une impression horizontale. Les cellules cérébrales, des neurones cultivés à partir de cellules-souches pluripotentes induites, sont placées ainsi côte à côte. Par ailleurs, elles ont été mises dans un gel de « bio-encre » plus doux que celui utilisé par les tentatives précédentes.

"Le tissu a encore suffisamment de structure pour tenir ensemble, mais il est suffisamment mou pour permettre aux neurones de se développer les uns dans les autres et de commencer à se parler", explique le Pr Su-Chun Zhang du Waisman Center de l'UW-Madison.

"Nos tissus restent relativement fins, ce qui permet aux neurones d'obtenir facilement suffisamment d'oxygène et suffisamment de nutriments du milieu de croissance", ajoute son collègue Yuanwei Yan.

Les analyses, menées sur les tissus cérébraux développés, montrent que les cellules peuvent communiquer entre elles. "Les cellules imprimées traversent le support pour former des connexions à l’intérieur de chaque couche imprimée ainsi qu’à travers les couches, formant ainsi des réseaux comparables au cerveau humain. Les neurones communiquent, envoient des signaux, interagissent entre eux via des neurotransmetteurs et forment même de véritables réseaux avec des cellules de soutien ajoutées au tissu imprimé", précise les scientifiques dans leur communiqué.

Pendant ses expériences, l’équipe a tenté de créer des tissus du cortex et du striatum (partie intérieure du cerveau qui régule notamment la motivation et les impulsions). "Même lorsque nous imprimions différentes cellules appartenant à différentes parties du cerveau, elles étaient toujours capables de communiquer entre elles d'une manière très spéciale et spécifique", se réjouit le Pr Zhang.

Des tissus cérébraux imprimés pour la recherche

Pour les chercheurs, leur découverte pourrait aider à mieux comprendre le fonctionnement du cerveau et surtout à développer des traitements pour les maladies neurologiques. "Nous pouvons observer très spécifiquement la façon dont les cellules nerveuses communiquent entre elles dans certaines conditions, car nous pouvons imprimer exactement ce que nous voulons", explique l'expert. Par exemple, le tissu cérébral imprimé pourrait être utilisé pour étudier la signalisation entre les cellules du syndrome de Down, les interactions entre les tissus sains et les tissus voisins affectés par la maladie d'Alzheimer, tester de nouveaux médicaments candidats ou même observer la croissance du cerveau.