Une avancée majeure dans les neurosciences grâce à l’impression 3D de réseaux nerveux

Le monde de l’impression 3D continue de surprendre la communauté scientifique avec ses avancées. Cette fois-ci, c’est dans le domaine des neurosciences que cette technologie a fait un bond en avant. 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” contenant des cellules nerveuses vivantes, en particulier des 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 utilisant une méthodologie d’ingénierie tissulaire associée à l’impression 3D biologique, les scientifiques ont réussi à reproduire la configuration de la matière grise et de la matière blanche que l’on observe dans le cerveau. Cette approche implique l’utilisation de deux types de bio-encres distinctes, l’une contenant 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 le professeur John Forsythe, responsable de cette étude au département des sciences et de l’ingénierie des matériaux, les cultures de cellules nerveuses en 2D ont déjà été utilisées pour étudier 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 en 3D élaborés au cours de cette étude reproduisent avec précision la nature tridimensionnelle des circuits présents dans un cerveau vivant, où les cellules nerveuses émettent des extensions appelées neurites pour établir des liaisons entre les différentes couches 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 un 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 « Réseaux neuronaux fonctionnels 3D dans des constructions d’hydrogel bio-imprimées autonomes », montre que les réseaux de cellules nerveuses vivantes imprimés en 3D constitueront probablement une plate-forme prometteuse pour étudier la formation et le développement des nerfs et des réseaux nerveux. De plus, cela offre une opportunité de recherche dans l’étude des impacts de certaines maladies sur la neurotransmission, ainsi que dans l’évaluation des médicaments sur les cellules nerveuses et le système nerveux.

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*Crédits photos : Freepik