De nouvelles stratégies génèrent des organoïdes cérébraux pédiatriques plus précis

Les caractéristiques essentielles du cortex, une partie importante du cerveau humain et de son développement, sont capturées avec plus de précision dans les organoïdes générés par les chercheurs du Centre Princess Máxima d’oncologie pédiatrique et de l’Institut Hubrecht. Les scientifiques ont développé des mini-organes dotés de caractéristiques telles que l’organisation cellulaire, l’expansion des cellules souches et l’identité cellulaire qui imitent plus fidèlement la situation réelle. Ces nouveaux organoïdes peuvent être utilisés comme base pour modéliser les tumeurs cérébrales pédiatriques.

Les tumeurs cérébrales multiples chez l’enfant, comme les gliomes corticaux, proviennent du cortex, la couche externe de la plus grande partie du cerveau et la structure la plus étendue du cerveau. Actuellement, environ 6 enfants sur 10 sont encore en vie cinq ans après avoir reçu un diagnostic de tumeur maligne du système nerveux central. La recherche visant à mieux comprendre comment les tumeurs cérébrales apparaissent et se développent pourrait aider les chercheurs à trouver des cibles possibles pour le traitement.

Pour étudier le développement du cerveau et des tumeurs cérébrales, les scientifiques utilisent des organoïdes : des mini-organes 3D ou des mini-tumeurs cultivées en laboratoire. Les scientifiques du Centre Princesse Máxima et de l’Institut Hubrecht ont créé un nouvel organoïde du cortex qui représente mieux le cerveau humain.

La nouvelle étude dirigée par le Dr. Benedetta Artegiani, chef de groupe de recherche au Centre Máxima et Delilah Hendriks, chercheuse Oncode à l’Institut Hubrecht et chef de groupe affilié au Centre Máxima, est publiée dans Communications naturelles. Le nouvel organoïde du cortex qu’ils ont généré représente plus fidèlement le cerveau humain sous de multiples aspects : sa forme, son organisation architecturale et plusieurs propriétés de ses cellules.

Récapitulez les aspects du développement du cerveau humain.

La formation du cerveau humain commence par une structure unique, appelée tube neural, composée d’un tissu spécifique, appelé neuroépithélium. Les cellules de cette structure reçoivent ensuite lentement l’ordre de générer toutes les différentes cellules présentes dans les différentes parties du cerveau.

Artegiani a déclaré : « Les modèles organoïdes cérébraux actuels comportent généralement plusieurs structures de développement agissant comme un petit cerveau en développement « indépendant », au sein d’un organoïde. Les chercheurs tentent depuis longtemps d’atténuer la formation de ces multiples structures. Pour diminuer la variabilité, augmenter la reproductibilité. , mieux recréer les différentes identités cellulaires du cerveau, et finalement récapituler plus précisément le développement du cerveau. Maintenant, dans cette recherche, le nouveau modèle organoïde est composé de ce neuroépithélium en développement unique et auto-organisé.

Anna Pagliaro, Ph.D., étudiante et première auteure de l’étude, a déclaré : « Nous avons essayé d’imiter, dans une assiette, les gradients de molécules présentes au cours du développement du cerveau au fil du temps. Cela a abouti à des mini-cerveaux très différents. en forme et en structure que ceux avec lesquels nous travaillions auparavant. Ces organoïdes ressemblent globalement mieux aux premiers stades du développement cérébral. Il est assez impressionnant de voir à quel point la forme de ces organoïdes peut influencer toutes les différentes cellules qui les forment, à la fois en termes de leur forme, leur architecture mais aussi leur identité.”

Imitant les mécanismes du cerveau humain

Les chercheurs ont nommé ces nouveaux mini-cerveaux organoïdes du neuroépithélium expansé (ENO) en référence au tissu de développement utilisé pour leur croissance. Pour les générer, ils ont apporté un changement petit mais important.

Hendriks a déclaré : « Les cellules du cerveau sont chargées d’acquérir leur identité grâce à des molécules qui agissent lentement dans le temps, ce qu’on appelle les gradients temporels. C’est exactement ce que nous avons essayé d’imiter. À notre grande surprise, il suffisait de fournir simplement l’un des ”

Les prochaines étapes

Les tumeurs cérébrales pédiatriques peuvent provenir de processus de développement inhabituels ou erronés et leur étude pourrait bénéficier de ces nouveaux modèles qui récapitulent mieux les premiers mécanismes de développement embryonnaire. La molécule de signalisation utilisée par les chercheurs pour fabriquer les organoïdes est souvent altérée dans les tumeurs cérébrales infantiles, ce qui suggère également que l’apparition du cancer chez les jeunes enfants pourrait être liée à des changements dans le développement du cerveau.

Maintenant que les chercheurs comprennent que les gradients temporels sont d’une grande importance pour générer des organoïdes plus précis, cette étude ouvre la voie au développement d’organoïdes cérébraux de plus en plus similaires au cerveau humain en développement.

Artegiani a déclaré : « Nous pouvons utiliser ces nouveaux organoïdes comme base pour modéliser les tumeurs cérébrales pédiatriques et étudier plus en profondeur le rôle de la signalisation TFG-b dans ce processus. Notre recherche marque une étape essentielle pour créer des modèles appropriés pour étudier le cancer du cerveau pédiatrique. Si un si petit changement d’une molécule de signalisation a un si grand impact sur les modèles organoïdes cérébraux, nous ne pouvons que commencer à imaginer quels effets de petites altérations au cours du développement peuvent avoir sur la façon dont les tumeurs cérébrales pédiatriques peuvent se développer.

Fourni par le Centre d’oncologie pédiatrique Princess Máxima