Le 20 octobre 2025
Des mini « miBrains » (ou « Cerveaux Multicellulaires intégrés ») reproduisent des types de cellules cérébrales clés, permettant ainsi une recherche personnalisée sur les maladies et les tests de médicaments.
L’équipe du MIT a mis au point une neuromatrice en hydrogel qui reflète la matrice extracellulaire du cerveau et optimise les proportions cellulaires pour former des réseaux neuronaux et vasculaires fonctionnels.
Et si les scientifiques pouvaient étudier le cerveau humain — ses échanges entre cellules, ses mécanismes de défense, voire ses maladies — sans jamais avoir recours à une salle d’opération ? Au Massachusetts Institute of Technology (MIT), ils ont peut-être trouvé comment.
Des chercheurs ont conçu de minuscules cerveaux vivants Multicellulaires Intégrés (miBrains) contenant les six principaux types de cellules cérébrales, créant ainsi un modèle réaliste et spécifique au patient qui pourrait aider à comprendre comment se développent les maladies neurologiques et à accélérer la recherche de nouveaux médicaments.
Ce modèle comprend des neurones, des cellules gliales et vasculaires cultivées à partir de cellules souches pluripotentes induites (iPSC) issues de donneurs individuels. Chaque miBrain, plus petit qu’une pièce de dix centimes, imite l’architecture et la fonction d’un tissu cérébral vivant tout en permettant une personnalisation génétique et une production à grande échelle.
Publiés dans Proceedings of the National Academy of Sciences ou Procédures de l’Académie Nationale des Sciences, ces travaux ont été menés par Li-Huei Tsai, directrice du MIT’s Picower Institute for Learning and Memory en collaboration avec les co-auteurs principaux, Robert Langer et Joel Blanchard, de l’École de Médecine Icahn du Mont Sinaï. « Le miBrain est le seul système in vitro qui contient les six principaux types cellulaires présents dans le cerveau humain », a déclaré Tsai. « Lors de leur première application, les miBrains nous ont permis de découvrir comment l’un des marqueurs génétiques les plus courants de la maladie d’Alzheimer modifie les interactions cellulaires et engendre la pathologie. »
Ce modèle s’attaque à l’un des principaux obstacles de la R&D en neurosciences : le manque de modèles humains physiologiquement précis. Les cultures cellulaires traditionnelles sont faciles à manipuler mais trop simplifiées, tandis que les modèles animaux échouent souvent à prédire les résultats chez l’humain. En intégrant une barrière hémato-encéphalique fonctionnelle et un réseau neurovasculaire, miBrains comble cette lacune, offrant aux chercheurs un moyen d’évaluer la perméabilité, la toxicité et l’efficacité des composés dans un environnement réaliste mais contrôlable.
Parvenir à une telle complexité a nécessité des années d’itérations. L’équipe a conçu une « neuromatrice » en hydrogel qui reproduit la matrice extracellulaire du cerveau et a affiné le rapport des types cellulaires pour former des circuits neuronaux et des structures vasculaires fonctionnels.
Comme chaque population cellulaire est cultivée séparément, les chercheurs peuvent les modifier génétiquement pour reproduire des états pathologiques ou des génotypes spécifiques de patients – une caractéristique qui pourrait faire de miBrains une plateforme puissante pour la médecine de précision et la validation de cibles thérapeutiques. « Sa conception hautement modulaire offre un contrôle précis des entrées cellulaires et des contextes génétiques, ce qui est inestimable pour la modélisation des maladies et les tests de médicaments », a déclaré Alice Stanton, co-auteure principale de l’étude à la Faculté de Médecine de Harvard, dans le communiqué de presse.
Pour démontrer le potentiel de la plateforme, les chercheurs l’ont utilisée pour étudier l’APOE4 (Apolipoprotéine E), le principal facteur de risque génétique de la maladie d’Alzheimer. miBrains a révélé que les astrocytes porteurs d’APOE4 induisent la pathologie tau uniquement lors de leur interaction avec la microglie – un niveau d’aperçu mécanique difficile à obtenir avec des cultures cellulaires classiques ou des modèles de rongeurs. De telles découvertes pourraient aider les développeurs de médicaments à mieux comprendre comment les variants génétiques influencent les voies pathologiques et la réponse au traitement.
Les chercheurs prévoient d’étendre les fonctionnalités de miBrains en utilisant le flux micro fluidique pour simuler la circulation sanguine et le séquençage unicellulaire afin d’améliorer le profilage neuronal. « Grâce à sa sophistication et à sa modularité, les perspectives d’avenir sont illimitées », a déclaré Stanton dans le communiqué. Tsai a ajouté que la génération de miBrains spécifiques à chaque patient pourrait ouvrir de nouvelles possibilités pour le criblage individualisé de médicaments et la conception de thérapies personnalisées — un objectif longtemps resté hors de portée pour la recherche sur les maladies neurodégénératives.
Traduction: Viviane
Source: MIT Picower Institute/Koch Institute