Des chercheurs impriment en 3D des réseaux de cellules nerveuses vivantes

L’univers de l’impression 3D continue de surprendre le monde scientifique avec ses avancées. Cette fois-ci, c’est dans le domaine des neurosciences que cette technologie a fait un pas de géant. Des chercheurs de l’Université Monash à Melbourne ont développé une technique d’impression 3D permettant de créer des réseaux nerveux en trois dimensions à l’aide de “bio-encres” avec des cellules nerveuses vivantes, précisément avec cellules cérébrales de rat. Ces structures tridimensionnelles imitent de manière exceptionnelle les connexions complexes que l’on trouve dans le cerveau humain. 

Cette avancée offre des opportunités pour explorer les troubles neurologiques, évaluer l’efficacité des médicaments, et approfondir notre compréhension du fonctionnement de notre système nerveux. En optant pour une méthodologie d’ingénierie tissulaire associée à la bio-impression, les scientifiques ont réussi à reproduire la configuration de la matière grise et la matière blanche que l’on observe dans le  cerveau. Cette approche a impliqué l’utilisation de deux types de bio-encres distinctes, l’une renfermant des cellules vivantes et l’autre composée de matériaux non cellulaires. L’imprimante commence son travail en superposant des couches contenant des cellules avec des couches sans cellules. Ce processus imite la manière dont le cerveau alterne entre sa matière blanche et sa matière grise. Des électrodes spéciales sont également insérées à intervalles réguliers pour stimuler la croissance du réseau neuronal et enregistrer son activité.

Selon les dires du professeur John Forsythe, qui est à la tête de cette étude au sein du Département de science et d’ingénierie des matériaux, les cultures de cellules nerveuses en 2D ont déjà été employées pour explorer la formation des réseaux nerveux et les mécanismes pathologiques. Cependant, ces structures relativement plates ne parviennent pas à reproduire la complexité tridimensionnelle qui caractérise véritablement les tissus nerveux.

Le professeur Forsythe explique : “ Les réseaux de cellules imprimés 3D élaborés au cours de cette étude reproduisent avec précision la nature 3D des circuits présents dans un cerveau en vie, où les cellules nerveuses émettent des extensions appelées neurites afin d’établir des liaisons entre les différentes strates du cortex. Nous avons remarqué que les projections des neurones dans la couche que nous avons imprimée pour représenter “la matière grise”, se développaient sans encombre à travers la couche que nous avons représentée comme “la matière blanche”, agissant comme une sorte de réseau de communication rapide avec d’autres neurones dans différentes parties. En somme, nous avons réussi à reproduire une organisation fondamentalement similaire à celle observée dans les zones cérébrales. De plus, nous avons noté que le comportement et le fonctionnement des neurones étaient étonnamment concordants.”

L’étude, intitulée « 3D Functional Neuronal Networks in Free-Standing Bioprinted Hydrogel Constructs » montre que  les  réseaux de cellules nerveuses vivantes imprimés 3D constitueront probablement une plate-forme prometteuse pour étudier la façon dont les nerfs et les réseaux nerveux se forment et se développement. De plus, cela offre une opportunité de recherche dans l’étude des impacts de certaines maladies sur la neurotransmission, ainsi que l’évaluation des médicaments sur les cellules nerveuses et le système nerveux. 

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*Crédits photos : Freepik