Neurologie : un premier modèle 3D mimant le tissu cérébral
Des bio-ingénieurs de l'Université Tufts, dans le Massachusetts, ont créé le premier modèle en 3D mimant le tissu cérébral vivant, ce qui offre de nouvelles possibilités d'étudier le fonctionnement du cerveau, les maladies neurologiques et les effets des traumatismes. Financé par les Instituts américains de la santé (NIH), ce travail est considéré comme une vraie révolution.
Jusqu'à présent, des neurones étaient cultivés en deux dimensions, mais les scientifiques n'arrivaient pas à reproduire l'organisation du tissu cérébral composé de matière grise et de matière blanche. Récemment, la croissance de neurones en 3D sur un gel avait pu être obtenue, mais ceux-ci se détérioraient en 24 heures.
Cette fois-ci, l'équipe du Pr David Kaplan a réalisé un modèle modulaire en 3D reproduisant les caractéristiques les plus essentielles des fonctions physiologiques du tissu cérébral, en ce compris les réactions biochimiques et électrophysiologiques. Tous les modules ont été assemblés en cercles concentriques de manière à simuler les couches du néocortex.
Les auteurs de ce projet ont utilisé deux bio-matériaux. L'un, à base de protéine de soie, fait office de structure poreuse et rigide sur laquelle des neurones corticaux (la matière grise), qui proviennent de rats, peuvent s'ancrer et se développer. L'autre, un gel de collagène, se trouve au centre d'une matrice cylindrique dans laquelle peuvent pénétrer les prolongements des neurones, les axones qui constituent la matière blanche.
En quelques jours, les neurones se sont connectés entre eux dans le gel et une véritable matière grise et blanche s'est organisée, comme dans notre cerveau. De plus, le tissu a maintenu sa viabilité en laboratoire au moins neuf semaines soit beaucoup plus longtemps que les cultures de cellules cérébrales dans du collagène seul.
Les scientifiques ont ensuite cherché à savoir s'ils pouvaient utiliser leur modèle pour étudier les traumatismes cérébraux en temps réel. Ils ont pour cela fait tomber un poids sur le tissu cérébral, et ils se sont rendus compte que les changements observés au niveau des neurones, d'un point de vue chimique et électrique, étaient similaires à ce que l'on observe chez l'animal. Le tissu a produit de grandes quantités de glutamate, un neurotransmetteur émis par les cellules cérébrales en réaction à une blessure du cerveau.
La prochaine étape sera d'obtenir un tissu cérébral ressemblant encore plus à notre cerveau, en utilisant plusieurs cylindres afin de développer les différents types de neurones présents dans le cortex.