Courir, sauter, danser : chacun de ces gestes suppose que les muscles et le système nerveux aient appris à travailler ensemble. Au Max Delbrück Center, en Allemagne, l’équipe de Mina Gouti a cultivé des organoïdes neuromusculaires humains capables de s’organiser seuls, pour mieux comprendre des maladies qui touchent environ un Européen sur 500 — et, à la fin, un court test te permet de découvrir quel genre de chercheur ou de chercheuse tu serais au laboratoire.
Derrière chaque pas se cache une question très simple en apparence : comment les muscles squelettiques et le système nerveux se développent-ils de manière coordonnée pour former les circuits fonctionnels qui permettent de courir, de sauter et de danser ? C’est de cette interrogation, purement fondamentale, qu’est parti le projet GPSorganoids, financé par le Conseil européen de la recherche (CER).
Pour y répondre, les scientifiques ne se sont pas contentés d’observer. Ils ont cherché à reconstruire, en laboratoire, la rencontre entre les nerfs et les muscles, là où naît le mouvement.
La question n’a rien d’abstrait. Les maladies neuromusculaires touchent environ un Européen sur 500. Parmi elles figurent l’amyotrophie spinale (SMA) et la sclérose latérale amyotrophique (SLA), deux affections dans lesquelles la communication entre le système nerveux et les muscles se dégrade.
Pour comprendre ce qui se passe dans ces maladies et accélérer la mise au point de traitements, les chercheurs ont besoin de modèles in vitro fiables, capables de reproduire le fonctionnement du système humain. C’est précisément l’objectif que s’est fixé le projet.
L’avancée principale tient en une phrase de Mina Gouti, cheffe de groupe au Max Delbrück Center : « Nous avons développé des organoïdes neuromusculaires humains auto-organisés qui reproduisent fidèlement les principales interactions fonctionnelles entre les motoneurones spinaux et les muscles squelettiques ».
Autrement dit, ces petits tissus cultivés en laboratoire ne sont pas assemblés pièce par pièce. Ils s’organisent d’eux-mêmes et recréent le dialogue entre les neurones moteurs de la moelle épinière et les muscles, celui-là même qui permet à un geste de se produire.
Un tissu qui ressemble au vivant doit aussi mûrir comme lui. En appliquant une stimulation électrique contrôlée à la plateforme d’organoïdes neuromusculaires, les chercheurs ont considérablement amélioré leur maturation et leur fonctionnalité.
Pour l’équipe, ces travaux montrent que l’association de la biologie du développement et de la bio-ingénierie permet de produire des tissus humains plus proches des conditions physiologiques. Deux disciplines qui, réunies, rapprochent le modèle de laboratoire de la réalité du corps.
Selon Mina Gouti, l’équipe dispose ainsi d’un outil puissant. Le projet a également développé une plateforme auto-organisée d’étude de la jonction neuromusculaire humaine. Ensemble, ces outils ouvrent plusieurs pistes :
Au départ, il s’agissait de recréer le système neuromusculaire. En chemin, la recherche guidée par la curiosité a révélé quelque chose d’inattendu : l’apport de la bio-ingénierie renforçait encore la pertinence physiologique des organoïdes.
Mina Gouti insiste sur le rôle du financement dans cette découverte : « Le CER nous a donné la liberté d’explorer ces pistes inattendues en bio-ingénierie. Nous avons ainsi pu non seulement répondre aux questions que nous nous étions initialement posées, mais aussi ouvrir de nouvelles voies de recherche qui, à terme, bénéficieront à la société ». Le soutien du CER s’élève à 2 799 375 euros, pour un projet qui court du 1er janvier 2022 au 31 décembre 2027.
L’histoire ne s’arrête pas là. Le projet a obtenu une subvention « Proof of Concept » du CER pour automatiser la production et l’analyse d’organoïdes neuromusculaires à l’aide de la robotique et de techniques d’imagerie avancées. L’objectif : des modèles humains standardisés et, plus tard, des applications en médecine personnalisée.
La chercheuse se montre confiante : « Je suis convaincue que nos travaux aideront les chercheurs du monde entier à mieux comprendre les maladies neuromusculaires et à accélérer le développement de nouveaux traitements ».
Partie d’une question de biologie fondamentale – comment nerfs et muscles apprennent-ils à travailler ensemble ? –, l’équipe de Mina Gouti a abouti à des organoïdes humains qui s’organisent seuls et mûrissent grâce à la stimulation électrique. Ces mini-tissus servent désormais de pont entre la recherche de base et la médecine : ils aident à comprendre des maladies comme l’amyotrophie spinale ou la SLA, à tester des traitements et, demain, à automatiser ces essais au service de patients précis.
5 questions · une minute
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