Une équipe internationale regroupant des chercheurs américains, français et finlandais, a réussi à fabriquer 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.
A partir d'images de cerveaux de fœtus de 22 semaines, correspondant au début de la gyrification, ces chercheurs ont réalisé un modèle virtuel de 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.
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.
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. « La fiabilité de ce modèle en fait un outil précieux pour étudier l'origine et l'évolution de certaines malformations », souligne l'étude.
Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash
