Mise en culture de cellules souches de neurones

[MissJenny]

A partir d'un même lot de cellules souches on arrive à les faire se différencier les unes en neurones et les autres en cellules gliales, ou bien il faut le faire séparément et les assembler ensuite?
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[fred3000gt]

A partir d'un même lot de cellules souches on arrive à les faire se différencier les unes en neurones et les autres en cellules gliales, ou bien il faut le faire séparément et les assembler ensuite?

Pour notre part on le fait simultanément, mais je crois qu’il y a des protocoles où c’est fait séparèment, certains même il me semble avec des astrocytes de rats et des neurones humains. J’avoue que nous n’avons pas étudié cette direction en détail, mais elle est intéressante.

[MissJenny]

ok. L'organisation de toutes ces cellules est très différente je suppose de ce qui se passe dans le développement du tissu cérébral, où les cellules dérivent les unes des autres par division cellulaire, et où certaines meurent pour laisser la place à d'autres.

[FinalSpark]

Nous mettrons en ligne Mardi 8 oct à 17:00 pendant 1h un système qui permet à chacun d’interragir à distance avec nos organoides cérébraux de manière ludique.

https://butterfly.finalspark.com/

L’idée générale est décrite ici:

https://www.youtube.com/watch?v=5wILRLhAq1g&t=1s

Il n’y a absolument rien de révolutionnaire au niveau purement scientifique, cela repose sur des principes d’électrophysiologie bien connus depuis des décennies. C’est plutot un démonstrateur technologique, et je suis heureux de répondre à toute question!

Pour information, Futura est l’unique endroit où cet annonce est publiée (en dehors de notre serveur Discord), car cette démo n’accepte qu’une personne à la fois et on garde cela encore un peu confidentiel…

[FinalSpark]

Bon, suite à un message d'un membre, je vais faire un petit point ici de l'avancement des travaux. La raison de mon absence ici a été un boom des requêtes médias qui m'accapare beaucoup, à noter que l'on répond à toutes les questions sur notre serveur discord (en anglais), et que l'on a maintenant une newsletter si vous souhaitez être informé de manière moins aléatoire... De nombreuses vidéos ont été faites par des médias si certains veulent voir à quoi ressemble le labo.

Je rappelle que notre objectif est de trouver une manière d'amener nos organoides à "apprendre" (pour faire un processeur vivant donc), donc à fournir la réponse attendue pour un stimulus donné, c'est mathématiquement exactement le même objectif que pour un réseau de neurones artificifiels ("diminuer la loss"), seuls les moyens différent. En bref ca n'apprend pas encore...

Tout d'abord, nous avons mis en place des manips qui permettent de libérer de la sérotonine et du glutamate, en plus de la dopamine. Pour rappel ces libérations se font par décageage, c'est à dire que par exemple le neurotransmetteur est associé à une molécule qui le rend inactif, et c'est avec un rayonnement lumineux que l'on enlève cette molécule et l'activons. Le glutamate et la dopamine sont dans l'UV, la sérotonine dans le bleu. La commande se fait avec une API en python. On espère qu'une séquence spécifique entre les neuromodulateurs et les stimulations électriques peuvent diminuer la loss pour une tache donnée. La séquence est donc un algorithme en python. Une interprétation de cette approche est de réaliser une "récompense" quand la sortie se rapproche du but.

Ensuite nous avons réalisé nos premiers organoides en commencant nous-même à partir de cellules souches pluripotentes induites (IPSC). Jusqu'ici on achetait des cellules souches neurales déjà prêtes, maintenant on les dérive nous-même à partir de IPSC. Cela nous a permis d'obtenir des neurones corticaux et nous ouvre la possibilité de mieux controller les types de neurones obtenus. Une des approches suivies consiste à faire des "assembloides", on connecte différents types d'organoides, par exemple striatum + hipoccampe + dorsal forebrain, pour reproduire un système de récompense. Cela pose aussi de nouveaux problèmes liés à la taille importante de organoides obtenus (plusieurs mm de diamétre) et la variabilité importante.

Nous avons battu nos propres records de longévité, avec nos deux systèmes de MEA, 7 mois en interface air-liquide (l'organoide est sur une membrane poreuse), 8 mois en immersif (l'organoide est plongé dans le millieu).

Plusieurs travaux ont été faits par des universités utilisant nos organoides à distance par internet (ils se connectent en remote et tournent leur script Python de stim et lecture). J'en ai 2 en tête:
- L'encodage de stimuli tactiles (je n'ai pas suivi les détails)
- La reconstruction du connectome (comment les neurones sont connectés). L'idée est de retrouver quelles sont les connections synaptiques à partir de l'activité spontané des neurones. Pour cela 2 outils mathématiques clés sont utilisés: les cross-corrélogrammes qui permettent de voir la corrélation temporelle entre les potentiels d'actions ("spikes") d'une paire de neurone et le cadre mathématique des processus de Hawkes. A savoir que 2 doctorants travaillent désormais sur ce problème. Si l'on peut modifier le connectome, on peut potentiellement apprendre, encore une fois c'est le principe des ANN.

Nous avons aussi mis en oeuvre un agent chatGPT en lui donnant la possibilité de stimuler et lire les spikes. On lui donne un consigne dans un prompt, par exemple "augmente l'activité ellicitée par par la stimulation d'un électrode donnéee", et lui nous explique ce qu'il va faire et pourquoi, réalise l'expérience, dépouille les résultats, nous les présente, les commente, et décide de la manip suivante (1 par minute). Pour l'instant, les résultats sont positifs, mais il faut rester prudent.

J'oublie plein de choses mais c'est un peu l'idée, là j'ai mis que du texte, mais si plusieurs d'entre vous le demande je pourrai mettre quelques images.

[pm42]

C'est absolument remarquable, bravo.

[JPL]

Personnellement je suis épaté !