À Stanford, ces souris ont un cerveau composé à 91,9% de neurones humains
Imaginez un petit rongeur de laboratoire, mais dont le cerveau serait presque entièrement composé de cellules humaines. Ça n’a rien d’un scénario de film. C’est exactement ce que vient de réaliser une équipe de Stanford, menée par le chercheur Sergiu Pașca. Le résultat impressionne autant qu’il interroge : jusqu’où peut-on aller dans l’hybridation entre l’humain et l’animal ?
Le problème que les chercheurs voulaient résoudre depuis des années
Étudier un cerveau humain vivant sans toucher à celui d’un patient, c’est un vieux casse-tête pour la recherche scientifique. Depuis quelques années, les laboratoires utilisent des organoïdes cérébraux, des mini-tissus créés à partir de cellules humaines reprogrammées.
Ces modèles ont une limite de taille : ils ne vivent jamais dans un organisme complet. Pas de circulation sanguine réelle, pas de système immunitaire fonctionnel, pas de connexions nerveuses à longue distance. Bref, un cerveau hors-sol.
L’équipe de Stanford a donc eu une idée radicale. Créer génétiquement des souris « apalliales », chez lesquelles une grande partie du néocortex et de l’hippocampe ne se forme jamais naturellement. Une sorte de case vide, prête à accueillir autre chose.
À seulement deux jours de vie, les souriceaux ont reçu des greffons d’organoïdes corticaux humains, chacun contenant environ 100 000 cellules. Un pari risqué, mais qui allait produire un résultat que même les chercheurs n’attendaient pas à cette échelle, un peu comme ces découvertes qui divisent la science.
Ce que révèlent vraiment les chiffres de l’expérience
Sur 29 souris greffées, 86,2% présentent une intégration réussie. Entre deux et trois mois, le volume du greffon est multiplié par 4,7. Après trois mois, le tissu humain représente 91,9% du volume cortical mesuré.
Autrement dit, la matière grise de la souris a quasiment disparu, remplacée par du tissu humain vivant. Les chercheurs observent même des prolongements de neurones humains jusque dans des régions profondes du cerveau, et jusqu’à la moelle épinière cervicale.
Mais ce n’est pas la quantité qui fascine le plus les scientifiques. Les neurones de la souris établissent eux aussi des connexions avec le greffon humain. Des enregistrements électriques montrent une activité coordonnée, corrélée à certains mouvements du visage de l’animal.
Pour Sergiu Pașca, cette capacité à passer des cellules aux circuits, puis aux comportements, est l’un des grands intérêts de ce modèle publié dans la revue Nature.
Il explique : « Ces modèles animaux offrent une occasion unique d’étudier comment les altérations associées aux maladies des circuits cérébraux humains se manifestent dans un système nerveux intact ».
Une piste qui pourrait éclairer des troubles neurodéveloppementaux, certaines formes d’épilepsie, ou les conséquences de lésions précoces, un peu comme d’autres mystères du vivant encore mal compris.
La découverte qui intrigue le plus les scientifiques
Soumises à une période de manque d’oxygène, les souris greffées montrent une chose troublante. Le tissu humain présente une forte réponse à l’hypoxie, avec des troubles de l’équilibre proches de ceux observés dans la paralysie cérébrale. Les souris normales ou apalliales, elles, sont quasiment épargnées.
Mais la trouvaille la plus rare concerne des cellules très particulières. Le greffon contient des neurones de von Economo, des cellules géantes en forme de cigare, présentes chez environ 1 neurone cortical sur 90 000. Jusqu’ici, on ne les observait que sur des cerveaux humains autopsiés. Ces cellules sont parmi les premières détruites dans la démence frontotemporale, une maladie encore incurable.
Le raccourci serait pourtant trompeur. Jürgen Knoblich, de l’Institut de biotechnologie moléculaire de Vienne, tempère dans Science Media Centre : « L’idée qu’il s’agit d’une souris avec un cerveau humain n’est pas tout à fait exacte. Les cellules continuent de se développer à leur rythme propre, beaucoup plus lent que celui du cerveau de la souris. À la fin des expériences, elles correspondent encore à un embryon au deuxième trimestre de la grossesse ».
Reste la question éthique, qui grandit avec chaque greffon plus volumineux. Sergiu Pașca lui-même se montre prudent : « Si cela devait être réalisé chez un animal évolutivement plus proche de nous, la probabilité d’intégration serait plus grande. Je ne pense pas que cela soit justifié à ce stade ». Son équipe affirme avoir soumis le projet à un examen éthique poussé, avec éthiciens, philosophes et représentants de patients.
Danielle Hamm, du Nuffield Council on Bioethics, résume l’enjeu : cette recherche offre un potentiel énorme pour comprendre le développement neurologique, mais l’examen éthique doit avancer au même rythme que la science elle-même.
Ce que Stanford vient de créer n’est pas un cerveau humain dans une souris, mais un système hybride inédit où du tissu cérébral humain vivant peut enfin être observé dans un organisme entier. Pour les maladies neurologiques encore sans traitement, cette fenêtre pourrait changer beaucoup de choses. À condition que la prudence avance aussi vite que l’ambition.