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Santé

Le tissu cérébral imprimé en 3D est désormais une réalité grâce à une première avancée mondiale

Dans une première mondiale, des scientifiques de l’Université du Wisconsin-Madison ont réussi à imprimer en 3D du tissu cérébral humain capable de se développer et de fonctionner comme un objet réel.

« Cela pourrait être un modèle extrêmement puissant pour nous aider à comprendre comment les cellules cérébrales et certaines parties du cerveau communiquent chez l’homme », a déclaré Su-Chun Zhang, professeur de neurosciences et de neurologie à l’Université du Wisconsin-Madison, auteur principal de l’étude. déclaration. «Cela pourrait changer notre façon de voir la biologie des cellules souches, les neurosciences et la pathogenèse de nombreux troubles neurologiques et psychiatriques.»

Cette avancée pourrait potentiellement fournir un outil polyvalent et efficace aux chercheurs qui s’attaquent à certains des plus grands défis actuels des neurosciences, comme la recherche de traitements pour des maladies comme la maladie d’Alzheimer et la maladie de Parkinson.

La technologie d’impression 3D a fait des pas de géant ces dernières années, donnant naissance à une gamme d’applications impressionnantes. Que votre tortue de compagnie ait besoin d’un jeu de roues, que vous ayez envie de cuisiner un délicieux repas à deux plats ou que vous souhaitiez regarder un robot ressemblant à un serpent grandir vers la lumière, l’impression 3D peut vous y aider.

Mais malgré ses nombreuses utilisations, les tentatives d’impression 3D de tissus cérébraux ont connu un succès limité. L’innovation est survenue lorsque l’équipe de l’UW-Madison a littéralement décidé de renverser le problème.

Au lieu d’empiler les couches verticalement, comme cela se produit dans l’impression 3D traditionnelle, ils ont décidé de travailler horizontalement. Ils ont cultivé des cellules cérébrales à partir de cellules souches pluripotentes induites, les disposant comme une rangée de crayons dans un gel mou qu’ils appellent « bio-encre ».

« 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 communiquer entre eux », a expliqué Zhang, ce qui est vital si vous souhaitez que vos tissus puissent croître et se développer. comme ce serait le cas dans un corps humain.

« Nos tissus restent relativement fins, ce qui permet aux neurones d’obtenir facilement suffisamment d’oxygène et suffisamment de nutriments du milieu de croissance », a ajouté le premier auteur Yuanwei Yan.

Les neurones peuvent traverser chaque couche de gel imprimée, formant des liens à l’intérieur et entre eux, comme le réseau de connexions complexes à l’intérieur du cerveau. Ils peuvent envoyer des signaux, former des réseaux et interagir en libérant des neurotransmetteurs. L’équipe a même ajouté un autre type de cellules – les astrocytes – dans les tissus avec lesquels les neurones peuvent interagir.

« Notre laboratoire est très particulier dans la mesure où nous sommes capables de produire à tout moment pratiquement n’importe quel type de neurones. Ensuite, nous pouvons les reconstituer presque à tout moment et de la manière que nous souhaitons », a déclaré Zhang.

Les auteurs affirment que ce niveau de précision et de contrôle dépasse ce qui est possible avec les soi-disant « mini-cerveaux », des organoïdes du cerveau humain cultivés à partir de cellules souches. Ils ont ensuite testé leur système d’impression 3D en produisant des tissus provenant de deux régions distinctes du cerveau.

Des cellules corticales rouges et des cellules striatales vertes peuvent être observées sur cette analyse de certains tissus imprimés en 3D.

Crédit image : Waisman Center, Université du Wisconsin-Madison

« Nous avons imprimé le cortex cérébral et le striatum et ce que nous avons trouvé était assez frappant. 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 », a expliqué Zhang.

L’équipe espère que leur technique sera accessible à de nombreux autres laboratoires car elle ne nécessite pas beaucoup d’équipement sophistiqué, mais elle travaille également sur des améliorations pour des applications plus spécialisées.

« Dans le passé, nous avons souvent examiné une chose à la fois, ce qui signifie que nous oublions souvent certains éléments critiques », a déclaré Zhang. « Notre cerveau fonctionne en réseaux. Nous voulons imprimer le tissu cérébral de cette façon parce que les cellules ne fonctionnent pas par elles-mêmes. Ils se parlent. C’est ainsi que fonctionne notre cerveau et il faut l’étudier ensemble pour vraiment le comprendre.

L’étude est publiée dans la revue Cell Stem Cell.

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