Premier modèle de cerveau humain entièrement synthétique

Petit échafaudage, grandes questions

Le 11 décembre 2025, une équipe de l'Université de Californie à Riverside a dévoilé une plateforme de laboratoire nommée BIPORES : un bloc de tissu synthétique de deux millimètres, construit à partir d'un polymère chimiquement neutre qui, pour la première fois selon les chercheurs, soutient des cellules souches neurales humaines sans aucun composant d'origine animale. La structure est intentionnellement poreuse et bicontinue afin que l'oxygène et les nutriments puissent circuler à travers des microcanaux — un détail technique qui transforme une poignée de cellules neurales en un réseau vivant capable de former des connexions actives. Le travail est modeste par son échelle physique mais vaste par ses implications : il offre une nouvelle voie sans composant animal pour modéliser des parties du cerveau humain en développement et pour tester des médicaments, tout en ravivant l'imagerie éthique et culturelle familière sur ce que signifie fabriquer des systèmes de type cérébral en laboratoire.

Matériaux et méthode : PEG, inspiration des « bijels » et lumière

L'échafaudage commence par le polyéthylène glycol (PEG), un polymère biologiquement inerte et largement utilisé. Le PEG ne présente pas, par lui-même, les signaux biochimiques que les cellules utilisent habituellement pour s'attacher et s'organiser. Les chercheurs de l'UCR ont surmonté cela en empruntant une géométrie plutôt qu'une biologie : ils ont modélisé le matériau sur les « bijels » — des gels bicontinus dont l'architecture interne forme des canaux entrelacés mais continus. En poussant un mélange eau-éthanol-PEG à travers des microtubes de verre et en le solidifiant par un flash lumineux, l'équipe a créé des brins filamentaires dotés de canaux internes ondulants. Un système d'impression 3D dépose ensuite des couches de ces filaments pour construire un bloc stable dans lequel l'oxygène et les nutriments peuvent circuler librement.

Cette géométrie bicontinue et perfusable est essentielle. Dans les tissus réels, les vaisseaux sanguins et la matrice extracellulaire créent des voies pour les échanges gazeux et les molécules de signalisation ; dans BIPORES, les canaux continus imitent ces rôles et évitent les limites de diffusion qui affectent les gels synthétiques denses. Cette conception offre aux cellules souches neurales un environnement tridimensionnel accueillant où elles peuvent adhérer, proliférer et — point crucial — former des connexions actives, rapportent les chercheurs.

Ce que le modèle fait — et ce qu'il ne fait pas

Dans les expériences actuelles, l'échafaudage mesure deux millimètres de diamètre. Les cellules souches neurales ensemencées dans ce bloc ont non seulement survécu, mais ont montré des signes de formation de réseau et une activité électrophysiologique cohérente avec un tissu cérébral précoce. Ce sont là les étapes clés pour les chercheurs qui souhaitent des modèles se comportant comme du tissu humain pour la toxicologie, la biologie du développement et le dépistage de médicaments à un stade précoce.

Cependant, ce travail n'est pas un raccourci vers une machine sentiente. Le modèle est petit, dépourvu de la cytoarchitecture stratifiée d'un cortex, et ne reproduit pas l'ensemble complet des types cellulaires, le câblage à longue distance ou la complexité métabolique d'un cerveau vivant. En résumé : il s'agit d'un modèle tissulaire — un morceau limité et ingénieré de matériau de type cérébral — et non d'un organe ou d'un organisme. L'équipe souligne elle-même les utilisations immédiates de la plateforme dans la recherche et le développement de médicaments, ainsi que sa promesse de réduire la dépendance aux échafaudages d'origine animale qui ajoutent de la variabilité et un coût éthique aux expériences.

Pourquoi les chercheurs se sont détournés des composants animaux

Pendant des décennies, les chercheurs construisant des tissus en laboratoire se sont appuyés sur des matrices dérivées d'animaux — comme le collagène ou le Matrigel — car ces matériaux contiennent des signaux biochimiques qui indiquent aux cellules comment se comporter. Les matériaux d'origine animale fonctionnent, mais ils introduisent une variabilité, des casse-têtes réglementaires et des problèmes éthiques, et ils peuvent compliquer la translation vers des thérapies humaines ou l'approbation de médicaments. Une matrice entièrement synthétique offrant les mêmes propriétés physiques et de transport, tout en étant chimiquement définie et reproductible, est donc attrayante tant pour la recherche fondamentale que pour les applications industrielles.

Applications à l'horizon

Les utilisations à court terme sont pratiques. Les sociétés pharmaceutiques et les laboratoires universitaires ont besoin de modèles tissulaires humains pertinents pour les tests précoces de composés neuroactifs, afin de hiérarchiser les candidats et de réduire les échecs de translation de l'animal à l'homme. Une plateforme chimiquement définie pourrait rendre les résultats plus cohérents et l'examen réglementaire plus simple.

Répercussions éthiques, juridiques et culturelles

Même avec les mises en garde ci-dessus, un morceau de tissu cérébral humain cultivé en laboratoire invite à un examen éthique. La communauté scientifique débat des organoïdes — des amas de cellules cérébrales miniatures et auto-organisés — depuis plusieurs années, particulièrement sur la question de savoir où tracer les lignes concernant la complexité et le potentiel de ressenti. BIPORES est différent dans la mesure où il est architecturé plutôt qu'auto-organisé, et intentionnellement petit, mais il contribue néanmoins à un continuum de technologies qui rapprochent les systèmes de laboratoire de certains aspects des fonctions cérébrales humaines.

Cette proximité a des conséquences pratiques. Les comités d'éthique institutionnels, les organismes de financement et les régulateurs devront examiner si une nouvelle surveillance est nécessaire à mesure que les modèles cérébraux d'ingénierie deviennent plus réalistes sur le plan physiologique. Les questions incluent la manière d'évaluer le bien-être des tissus d'origine humaine, la réglementation des utilisations translationnelles et la garantie de la confiance du public — des préoccupations qui dépassent le mérite technique pour toucher à l'acceptabilité sociale du travail avec du matériel neural humain.

Changement d'échelle, normes et prochaines expériences

Les défis techniques sont clairs mais non négligeables : agrandir les blocs sans créer de cœurs nécrotiques, intégrer des composants vasculaires ou immunitaires là où c'est nécessaire, et prouver la reproductibilité entre les lots. L'équipe de l'UCR déclare travailler à la fois sur le changement d'échelle et sur l'adaptation de la méthode à d'autres organes. Pour les chercheurs de l'industrie, le test critique sera de savoir si la plateforme réduit la variabilité et prédit les résultats chez l'humain mieux que les options existantes.

Parallèlement, le domaine au sens large s'oriente vers des normes de preuve : des mesures reproductibles de la maturité électrophysiologique, des tests convenus pour la connectivité synaptique et des formats de rapport partagés pour les tissus d'ingénierie. Si BIPORES et les plateformes similaires peuvent être validés par rapport à des critères d'évaluation clinique humaine, ils passeront rapidement du statut de curiosité à celui d'outil.

Un cadre culturel

Les récits sur les cerveaux cultivés en laboratoire attirent rapidement des métaphores de science-fiction — Blade Runner, Ex Machina — mais ce vocabulaire peut masquer ce qui est techniquement réel et ce qui relève du sensationnalisme. Le modèle rapporté à l'UCR est un élément d'infrastructure de laboratoire facilitateur, pas une voie vers la conscience. Sa valeur réside dans une architecture et un transport contrôlables — les problèmes d'ingénierie résolus — et dans des applications pratiques qui pourraient réduire l'utilisation d'animaux et améliorer l'évaluation des médicaments à un stade précoce.

La réponse appropriée de la part de la science et de la politique n'est ni la technophilie ni la panique : c'est une évaluation minutieuse, un reporting transparent et le développement d'une gouvernance proportionnée capable de maintenir une recherche responsable tout en permettant à des outils utiles de faire progresser la médecine.

Sources

• Université de Californie à Riverside (équipe de recherche BIPORES et documents institutionnels)
• Prépublication du laboratoire UCR / rapport de recherche (plateforme BIPORES)
• Nature (recherche sur les matériaux et biomatériaux concernant les bijels et l'ingénierie tissulaire)