Un cerveau 3D pour servir de modèle expérimental, oui c’est possible !
Les chercheurs d’une équipe américano-française et finlandaise à l’université de Harvard ont fabriqué un modèle de cerveau en 3D capable de continuer sa croissance en laboratoire.
Ce modèle expérimental 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. C’est à partir de l’étude d’IRM de cerveaux de fœtus de 22 semaines, qu’ils ont pu reconstruire une représentation dynamique du cerveau. Sur la base du modèle virtuel réalisé, les chercheurs ont bâti un cerveau fœtal en polymère. 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 ». Puis les chercheurs ont comparé l’évolution du cerveau expérimental avec les différentes étapes de croissance du cerveau vivant : les plissements (forme, taille et emplacement et orientation) observés sur le modèle expérimental sont identiques aux cerveaux observés chez les fœtus. La conclusion de Julien Lefèvre, neuromathématicien à l’institut de neurosciences du CHU La Timone à Marseille, montre l’intérêt de ce modèle 3D du cerveau pour l’étude de l’origine et de l’évolution de certaines malformations cérébrales.
Rédaction: Nathalie SELLIER, spécialiste veille scientifique
Publication: FRC
Source: « On the growth and form of cortical convolutions » – Tuomas Tallinen, Jun Young Chung, François Rousseau, Nadine Girard, Julien Lefèvre, L. Mahadevan. Nature Physics feb. 2016.
Professeur L. Mahadevan – Université d’Harvard
(Photo by Stephanie Mitchell)
