Cultiver des ordinateurs à partir de cellules cérébrales humaines

Lede : une preuve de concept vivante

Dans les allées d'une conférence à Barcelone en mars 2025, un boîtier compact a suscité plus que de la simple curiosité : il contenait des neurones humains vivants, maintenus en vie et reliés à du silicium, ce que ses concepteurs appellent un « bio-ordinateur » commercial. L'appareil, baptisé CL1, s'appuie sur des expériences où des neurones en culture ont appris à jouer au jeu d'arcade Pong et, plus tard, ont réalisé une reconnaissance vocale rudimentaire — des preuves de concept démontrant que les cellules cérébrales humaines peuvent être amenées à effectuer des calculs lorsqu'elles sont couplées à des électrodes et à des logiciels. Ces expériences, et les plans commerciaux qui en ont découlé, ont propulsé un domaine de recherche jusqu'ici discret mais en pleine mutation à la une des journaux et au cœur des débats politiques.

Du jeu Pong et du calcul par réservoir aux bio-ordinateurs de bureau

L'histoire publique de ce domaine remonte souvent à un article de 2022 dans la revue Neuron, dans lequel un système nommé DishBrain utilisait des réseaux de neurones corticaux cultivés — dérivés de cellules souches humaines et de rongeurs — montés sur des réseaux de multi-électrodes à haute densité pour interagir avec un environnement Pong simulé. Dans cette configuration en boucle fermée, une stimulation électrique structurée fournissait l'état du jeu en tant qu'entrée « sensorielle », tandis que les décharges des neurones guidaient la raquette ; les cultures ajustaient leur activité d'une manière que les auteurs ont décrite comme un apprentissage. L'expérience n'était pas un esprit conscient, mais elle a démontré que le tissu neural vivant peut être placé dans une boucle de rétroaction et modifier ses réponses pour accomplir une tâche.

D'autres équipes universitaires ont rapidement suivi. Un groupe de l'Université de l'Indiana a publié un article dans Nature Electronics présentant un système de calcul par réservoir à base d'organoïdes cérébraux — surnommé Brainoware — capable de reconnaître des locuteurs à partir de sons vocaliques brefs et de résoudre des tâches simples de prédiction non linéaire après une courte période d'entraînement. Ces démonstrations utilisaient le tissu cérébral comme un substrat adaptatif à faible consommation d'énergie au sein d'un système hybride où des couches de lecture numériques interprètent l'activité neurale.

Comment les organoïdes et les réseaux d'électrodes effectuent des « calculs »

Au niveau technique, ces dispositifs partagent une architecture simple : des populations de neurones sont cultivées à partir de cellules souches pour former des amas ou des organoïdes, placés sur ou à proximité de réseaux de multi-électrodes (MEA). Le MEA lit les trains de potentiels d'action — les signaux électriques des neurones — et peut également délivrer des impulsions précisément synchronisées qui agissent comme des entrées ou des récompenses. Les chercheurs traduisent les données (un état de jeu, un extrait sonore, une sortie de capteur) en modèles de stimulation, laissent le réseau vivant répondre, puis utilisent des méthodes d'apprentissage automatique pour décoder l'activité neurale et la transformer en sorties. L'« apprentissage » du système provient de la plasticité intrinsèque du tissu : les connexions neuronales se renforcent ou s'affaiblissent, modifiant les modèles de réponse du réseau sans avoir à réécrire de logiciel.

Commercialisation et essor du « wetware-as-a-service »

Ce qui n'était qu'une curiosité académique est devenu une hypothèse de marché. Des start-ups et des équipes universitaires proposent désormais du matériel basé sur les organoïdes et un accès à celui-ci via le cloud. Cortical Labs — l'un des pionniers derrière DishBrain — a dévoilé publiquement un bio-ordinateur de bureau, le CL1, en 2025, et a décrit des plans pour des unités sur site et un accès cloud que son marketing qualifie de « wetware-as-a-service ». D'autres entreprises et plateformes de recherche offrent un accès à distance à des réseaux d'organoïdes afin que les laboratoires puissent mener des expériences sans cultiver de tissus sur place. Les partisans de cette technologie soulignent des avantages potentiels : efficacité énergétique pour certaines tâches adaptatives, modèles pertinents pour l'humain pour le criblage de médicaments et nouveaux outils expérimentaux pour les neurosciences.

Utilisations à court terme : tests de médicaments, modèles et capteurs hybrides

La plupart des experts voient une valeur à plus court terme dans les applications biomédicales et scientifiques plutôt que dans le remplacement des GPU des centres de données. Les plateformes d'organoïdes permettent aux chercheurs de tester des médicaments directement sur du tissu neural d'origine humaine, d'étudier les mécanismes du développement et des maladies, et de réduire l'expérimentation animale. Des systèmes hybrides ont également été proposés pour la détection spécialisée et la robotique, où des contrôleurs adaptatifs à faible puissance pourraient s'avérer utiles. Plusieurs équipes explorent des tâches de classification — signaux vocaux ou tactiles, ou prédiction de séries temporelles chaotiques — qui démontrent des capacités tout en restant très éloignées d'une intelligence générale.

Éthique, sémantique et gouvernance

L'avancée rapide de la technologie a dépassé de nombreux cadres éthiques existants. Lorsque l'article sur DishBrain a utilisé le terme de « sentience », il a provoqué une réaction immédiate et un débat érudit sur la terminologie, la précaution et la signification morale du tissu neural cultivé en laboratoire. Les éthiciens ont insisté sur la nécessité de clarifier les termes — en distinguant la réactivité, l'apprentissage et le traitement de l'information de la conscience phénoménale — et ont appelé à une surveillance actualisée couvrant le consentement, les droits des donneurs, la gestion responsable des tissus et la possibilité (bien que lointaine aujourd'hui) d'expériences moralement significatives dans les systèmes futurs. Des organismes nationaux et des comités académiques ont recommandé des mesures de gouvernance : affiner les processus de consentement, élaborer des critères pour évaluer le potentiel de sentience et coordonner des directives internationales pour que la commercialisation ne dépasse pas les garde-fous.

Deux dynamiques rendent la discussion éthique urgente. Premièrement, les entreprises visant à commercialiser les bio-ordinateurs sont incitées, commercialement, à utiliser un langage évocateur pour attirer des financements et des clients. Deuxièmement, le substrat biologique n'est pas qu'un simple code ; c'est un matériau d'origine humaine qui porte des préoccupations liées aux donneurs et à la société concernant l'identité, la réutilisation et la dignité. De nombreux éthiciens recommandent des règles adaptées aux risques spécifiques de cette technologie plutôt que de réutiliser des cadres conçus pour la recherche biomédicale classique.

Limites scientifiques et affirmations contestées

Au-delà de l'éthique, les affirmations techniques doivent être examinées de près. Les démonstrations réalisées à ce jour portent sur des tâches spécialisées à petite échelle et reposent sur des architectures hybrides où le matériel classique effectue encore le plus gros du travail (encodage des entrées, décodage des sorties). Les chercheurs soulignent que les organoïdes ne sont pas des cerveaux miniatures : ils ne possèdent pas la connectivité stratifiée à longue portée ni le contexte de développement d'un cerveau humain intact. La reproductibilité entre laboratoires, la stabilité à long terme des réseaux d'organoïdes et l'ingénierie nécessaire pour les transformer en dispositifs fiables restent des problèmes ouverts. Certains partisans voient les organoïdes comme des compléments au silicium — offrant un apprentissage économe en échantillons et des avantages énergétiques pour des problèmes spécifiques — plutôt que comme un substitut direct à l'informatique conventionnelle.

La voie à suivre : un optimisme mesuré

L'enjeu actuel n'est pas tant de savoir si l'on peut construire un « cerveau en boîte », mais plutôt de résoudre un problème de politique scientifique : comment accélérer les applications utiles et à faible risque tout en limitant les préjudices et en clarifiant les attentes du public. Cela signifie que les financeurs, les régulateurs et les communautés de recherche doivent s'accorder sur des normes de consentement pour les tissus des donneurs, sur la transparence concernant ce que les systèmes vivants peuvent et ne peuvent pas faire, et sur des mesures partagées pour évaluer tout statut moral émergent. Parallèlement, les travaux techniques — amélioration de la reproductibilité, stimulation non invasive et interfaces MEA standardisées — détermineront si l'informatique organoïde restera une curiosité de laboratoire ou deviendra un outil fiable pour la médecine et le calcul spécialisé.

En résumé : les expériences des dernières années montrent que le tissu neural humain vivant peut être utilisé comme composant de systèmes informatiques hybrides, et les entreprises s'efforcent de transformer ces idées en produits. Le fait que la société traite cela comme une frontière éthiquement complexe ou comme un nouvel instrument de laboratoire pragmatique dépendra de l'ouverture de la communauté de recherche, de la solidité de la gouvernance et du réalisme du discours public sur les capacités réelles de la biologie.

Sources

• Neuron (Kagan et al., « DishBrain » — les neurones in vitro apprennent et présentent un comportement adaptatif).
• Nature Electronics (Guo et al., « Brain organoid reservoir computing »).
• Université de l'Indiana (Recherche Brainoware et dossiers de presse).
• Université de Bristol (Reconnaissance du braille par organoïde / stratégies d'encodage, prépublication arXiv).
• Rapports de Nature Reviews Bioengineering et des National Academies sur l'éthique et la gouvernance des organoïdes.