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    Cerveau

    Des chercheurs ont trouvé un moyen de retarder la mort du cerveau

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    Les scientifiques tentent aujourd'hui de recréer artificiellement le cerveau de l'homme et d'autres animaux en essayant d'être au plus près de l'original. De tels travaux sont importants pour les expériences, la transplantation d'organes et l'étude des maladies.

    Il n'est pas exclu que les spécialistes parviennent à créer prochainement des spécimens possédant une conscience dans des tubes à essai.

    Des porcs sans tête

    En avril 2018, le magazine Nature a publié une lettre ouverte de 17 grands neurophysiciens appelant à mettre au point des règles et des restrictions aux expériences sur le tissu nerveux artificiel face à la possibilité imminente de recréer non seulement les structures, mais également les fonctions du cerveau. En d'autres termes, il est fort probable que certains échantillons de laboratoire afficheront sous peu des signes de conscience — et il faut y être préparé.

    Plus précisément, cette lettre était une réponse à un communiqué de chercheurs de l'université Yale affirmant avoir maintenu en vie pendant 36 heures le cerveau d'un porc séparé de son corps. Pour relancer la circulation du sang dans le cerveau de plus de cent animaux quatre heures après leur décapitation, les chercheurs ont utilisé un système spécial de pompes chauffées BrainEx et un substitut sanguin synthétique.

    Des milliards de cellules nerveuses fonctionnelles ont été découvertes dans les cerveaux réanimés grâce à cette méthode. Cependant, elles n'affichaient pas d'activité électrique d'après l'électroencéphalogramme. Les scientifiques ont donc conclu que le cerveau était en vie, mais dans le coma — et donc inconscient.

    Selon les auteurs de l'étude, les cerveaux de porc réanimés pourraient servir à l'avenir de base pour les essais de nouveaux médicaments contre le cancer ou la maladie d'Alzheimer. De plus, d'un point de vue technique, cette découverte peut être perçue comme un moyen de garder en vie un organe pour sa transplantation ou pour forcer un cerveau cultivé en laboratoire à fonctionner.

    Des cerveaux dans une éprouvette

    Cette question est étudiée de près depuis le milieu des années 2000, quand des biologistes japonais avaient cultivé un cortex, une hypophyse et une cupule optique — une invagination de la vésicule optique au cours de l'embryogénèse. Dans toutes ces expériences, des cellules souches avaient été utilisées en tant que matériau de construction.

    En 2012, des chercheurs américains ont obtenu en laboratoire un prosencéphale avec une écorce dont le niveau de développement correspondait au cerveau d'un embryon humain à la fin du premier trimestre de grossesse. Des spécialistes de l'université de Stanford sont allés plus loin en créant trois ans plus tard des boules imitant le cerveau d'un nouveau-né immédiatement après sa venue au monde.

    Au même moment, des chercheurs de l'Université de l'Ohio ont cultivé à partir de cellules souches un cerveau humain à part entière correspondant au niveau d'un embryon de cinq semaines. Selon les auteurs de l'expérience, ils ont pratiquement réussi à reproduire les principale zones du cerveau — mais sans le système vasculaire. Il ne pouvait donc ni évoluer ni fonctionner.

    Petit mais futé

    Les cerveaux élaborés en laboratoire sont pour l'instant très réduits. Par exemple, les échantillons de Stanford mesurent seulement 3-4 mm, et l'organe cultivé dans l'Ohio ne dépasse pas la taille d'une gomme au bout d'un crayon.

    Cela est dû avant tout au manque d'oxygène et de matières nutritives habituellement transportés jusqu'aux organes internes par le système vasculaire. Les cerveaux artificiels ne disposent pas d'un tel système, et l'unique voie possible pour la pénétration des molécules des substances nécessaires passe par les tissus.

    De plus, la solution nutritive dans laquelle les cerveaux sont cultivés est incapable de reproduire entièrement le microenvironnement particulier de l'organisme dans lequel grandit et se développe normalement le cerveau humain. Cela limite l'accès des molécules de signalisation transmettant des signaux ou des stimulations d'une cellule à l'autre. Dans un organisme vivant, les perturbations dans la transmission des signaux entraînent l'apparition de cancers, de maladies auto-immunes et de diabète, et dans les organismes artificiels une limitation de la taille.

    Le cerveau de l'Homme de Neandertal

    L'une des solutions envisageables consiste à créer des animaux-chimères, c'est-à-dire de transplanter des parties cultivées du cerveau humain à un animal de laboratoire. Les premiers essais ont été menés sur des souris. En 2015, des spécialistes de l'Institut Salk d'études biologiques (USA) ont déclaré avoir transplanté dans le cerveau de rongeurs des organoïdes cultivés dans une éprouvette en réussissant à les connecter au système sanguin des animaux. Trois mois plus tard, les tissus nerveux artificiels de 80% des souris avaient pris racine. Toutefois, selon les auteurs de la recherche, les rongeurs opérés ne sont pas devenus plus intelligents: leur comportement n'a pas changé.

    Les chercheurs supposent que de telles études entraîneront une révolution dans la médecine régénérative et permettront d'implanter des cellules cultivées aux hommes. Si les expériences étaient un succès, il serait possible de transplanter tous les organoïdes créés dans un tube à essai, y compris ceux de Neandertal. Récemment, des biologistes américains ont obtenu en laboratoire le cerveau d'un homme de Neandertal. Pour cela une mutation caractéristique du génome des hommes préhistoriques a été apportée à l'ADN des cellules souches. Cette mutation a foncièrement changé la structure des liens neuronaux et même la forme des organoïdes.

    Les neurones du tissu nerveux néandertalien migraient plus rapidement et formaient moins de synapses par rapport au cerveau de l'homme contemporain. Selon les auteurs de l'étude, cela ressemble à ce qui se passe dans les organoïdes créés à partir de cellules de personnes autistes. Mais en soi, le tissu nerveux artificiel donne peu d'informations sur le fonctionnement d'un cerveau adulte — or c'est précisément ce qui intéresse les chercheurs.

    Afin de comprendre tous les processus qui se déroulent dans le cerveau néandertalien, il faut enregistrer l'activité électrique propre à la conscience. Alors les chercheurs entreront dans la zone grise contre laquelle mettaient en garde les auteurs de la lettre. Ils disposeront en effet d'un parfait spécimen expérimental permettant de répondre à de nombreuses questions, mais ce spécimen ressentira tout et en sera probablement conscient.

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