Pour la première fois, des souris avec des cerveaux hybrides obtenus en combinant des cellules de deux espèces différentes (souris et rat) ont été créées : dans ces animaux, les neurones transplantés se sont adaptés aux instructions de l’espèce receveuse tout en conservant leur spécificité d’origine. Le résultat a été un groupe de souris ayant l’odorat des rats.
Un groupe de chercheurs de l’Université Columbia a fait quelque chose d’inédit : créer des souris avec des cerveaux hybrides, nés de la combinaison de cellules de deux espèces différentes, la souris et le rat. Les souris ainsi obtenues sont capables de percevoir les odeurs comme si elles étaient des rats : en substance, les spécimens nés de cette expérience sont effectivement des souris, mais dotés du système olfactif d’une autre espèce, celui des rats.
Cette étude montre comment le cerveau peut être flexible dans l’intégration de cellules externes, ouvrant la porte à de nombreuses possibilités dans la recherche de nouveaux traitements pour diverses maladies neurodégénératives ou des maladies neurologiques du développement de l’homme, actuellement encore difficiles à traiter comme la schizophrénie.
Comment a-t-il été possible de créer des souris avec des cerveaux hybrides
Dans la tentative de créer des cerveaux hybrides, les chercheurs de l’Université Columbia ont exploré plusieurs voies. Ils ont tout d’abord utilisé des organoïdes cérébraux – les organoïdes sont des modèles 3D de cellules obtenus à partir de cellules souches – d’une des deux espèces, en les greffant dans le cerveau d’un spécimen de l’autre espèce en cours de développement ou déjà formé.
Cependant, ces tentatives ont montré que la greffe dans un cerveau déjà existant présentait d’importantes limites, car les cellules greffées ne parvenaient pas toujours à s’intégrer correctement. La percée est survenue lorsque les scientifiques ont introduit les cellules souches de rat dans les souris alors qu’elles étaient encore des embryons, plus précisément des blastocystes, c’est-à-dire à la phase initiale du développement embryonnaire, qui correspond aux premières heures suivant la fécondation. Cela a permis aux cellules des différentes espèces de se développer et de s’intégrer ensemble.
L’expérience a démontré la flexibilité du cerveau
Bien qu’ils puissent sembler très similaires de l’extérieur, les souris et les rats sont deux espèces assez différentes : il suffit de penser que du point de vue de leur évolution, ces deux espèces sont séparées par environ 20 millions d’années. Leur cerveau est également structurellement et fonctionnellement différent : ainsi, lorsque les scientifiques ont implanté les cellules souches de rat dans les embryons de souris, ils ont observé comment les neurones de rat apparaissaient dans le cerveau des souris.
Ce qu’ils ont observé était surprenant : bien que les rats se développent plus lentement que les souris et aient un cerveau plus gros, les neurones de rat greffés dans la souris ont suivi les instructions de développement propres à l’espèce receveuse, accélérant leur développement et établissant les mêmes connexions que les neurones homologues de la souris.
Comment fonctionnent les cerveaux hybrides
À ce stade, les chercheurs se sont demandé si ces neurones, en plus de suivre les instructions de l’espèce dans laquelle ils ont été greffés, étaient parvenus à s’intégrer dans un circuit neural fonctionnel. Pour le vérifier, ils ont conçu de nouveaux embryons de manière à désactiver les neurones olfactifs propres à la souris ou à les faire complètement disparaître pendant le développement.
Une fois nés, ils ont mis les souris avec des cerveaux hybrides dans une cage avec un biscuit pour voir si les souris étaient capables de sentir son odeur : étant donné que les neurones olfactifs spécifiques de la souris ne fonctionnaient plus, leur capacité olfactive ne pouvait dépendre que des neurones greffés de rat. Les souris en question ont réussi à trouver le biscuit, bien que certaines différences aient été observées entre celles dont les neurones olfactifs avaient été désactivés et celles dont ils avaient été conçus pour disparaître pendant le développement.