Un premier cerveau fabriqué en labo avec des chercheurs français

Betty Mamane

Et en plus il se développe comme un vrai ! C'est un fidèle prototype de cerveau que vient de mettre au point une équipe américano-française et finlandaise à l'université de Harvard. Les chercheurs ont fabriqué un modèle de cerveau en 3D capable de continuer sa croissance en laboratoire. Un modèle expérimental qui permet d'explorer, au-delà des processus moléculaires qui se jouent au sein des neurones, les aspects mécaniques du développement du cerveau humain. Et tout particulièrement la formation des premiers plis.L'étude d'IRM de cerveaux fœtaux

 01.02.2016

« À partir d'analyse d'IRM, nous avons tout d'abord reconstruit une représentation dynamique du cerveau fœtal », explique François Rousseau, chercheur de l'Institut Mines Télécom qui a participé au projet. Celui-ci a travaillé sur des images de cerveaux de fœtus de 22 semaines, correspondant au début de la gyrification. Sur la base du modèle virtuel réalisé, les chercheurs ont bâti un cerveau fœtal en polymère. « Nous avons trouvé une méthode physique simple pour mimer le développement cortical et avons obtenu des résultats similaires à ce que l’on peut observer sur un vrai cerveau », s’est réjoui L. Mahadevan, professeur en mathématiques appliquées en physique et biologie, qui a dirigé ces travaux.

Gels de croissance à vitesse variable

Pour développer l’algorithme de croissance de ce cerveau artificiel, l’équipe s’est appuyée sur l’hypothèse selon laquelle le cortex cérébral se développe plus rapidement que la substance blanche et que c’est cette différence de vitesse de croissance qui est à l’origine du plissement du cortex. Les physiciens associés au projet ont trouvé le moyen de reproduire ce processus au sein du prototype. Ils ont utilisé deux types de gel élastomère pour fabriquer respectivement la structure de base cérébrale et la surcouche corticale. Ces deux matériaux partagent la même propriété de s’expandre sous l’effet d’un solvant, mais pas à la même vitesse. L’expansion du gel mimant la couche corticale étant plus rapide.

Plissement identique que dans un« vrai »

Les chercheurs ont ensuite comparé l’évolution de ce cerveau expérimental durant les étapes simulées de la 22e à la 34e semaine de formation avec les étapes de croissance d’un cerveau vivant. Et les résultats se sont révélés probants : les principales circonvolutions observées sur le prototype présentent une forme, une taille et une orientation identiques à celles que l'on peut retrouver dans un cerveau fœtal au même stade. « Nous avons déjà pu valider précisément cette correspondance avec des modèles réels », affirme Julien Lefèvre, neuromathématicien à l'Institut de neurosciences de l'hôpital de la Timone de Marseille qui, avec le Pr Nadine Girard, chef du service de Neuroradiologie, a contribué aux travaux. « La fiabilité de ce modèle en fait un outil précieux pour étudier l'origine et l'évolution de certaines malformations », a-t-il conclu.