Publié le 28 décembre 2025 15h39:00. Des chercheurs ont mis au point de minuscules modèles de cerveaux humains en laboratoire, permettant d’identifier des marqueurs biologiques potentiels pour la schizophrénie et le trouble bipolaire, et ouvrant la voie à des traitements psychiatriques plus personnalisés.
- Des « organoïdes cérébraux », des cultures cellulaires tridimensionnelles imitant certains aspects du cerveau humain, ont été utilisés pour étudier les différences d’activité neuronale dans ces troubles.
- L’analyse de l’activité électrique de ces mini-cerveaux a permis d’identifier des biomarqueurs spécifiques avec une précision allant jusqu’à 92 %.
- Cette avancée pourrait à terme réduire les erreurs de diagnostic et optimiser le choix des médicaments, actuellement basé sur une approche d’essai-erreur.
La schizophrénie et le trouble bipolaire, qui affectent des millions de personnes à travers le monde, demeurent des défis majeurs pour la médecine. Leur diagnostic est souvent complexe, car les causes moléculaires sous-jacentes restent mal comprises. Actuellement, l’identification de ces troubles repose principalement sur l’évaluation clinique et le traitement sur une approche médicamenteuse empirique, où le bon médicament est trouvé par tâtonnements.
L’équipe de l’Université Johns Hopkins, dirigée par Annie Kathuria, ingénieure biomédicale, a développé une nouvelle approche pour mieux comprendre ces maladies. Leur recherche, publiée dans la revue APL Bio-ingénierie, s’appuie sur des organoïdes cérébraux, des structures tridimensionnelles cultivées in vitro qui reproduisent certains aspects du cerveau humain.
« La schizophrénie et le trouble bipolaire sont très difficiles à diagnostiquer car il n’y a pas de signature unique dans le cerveau, pas d’enzyme spécifique qui se déclenche comme dans la maladie de Parkinson », explique Annie Kathuria. « Notre espoir est qu’à l’avenir, nous pourrons non seulement confirmer qu’un patient est schizophrène ou bipolaire grâce à ces organoïdes, mais aussi tester différents médicaments directement sur ces modèles pour déterminer les doses optimales. »
Pour réaliser cette étude, les chercheurs ont transformé des cellules sanguines et cutanées de patients atteints de schizophrénie, de troubles bipolaires, ainsi que de personnes en bonne santé, en cellules souches. Ces cellules souches ont ensuite été dirigées pour se développer en tissus semblables au cerveau. L’activité électrique de ces organoïdes a ensuite été analysée à l’aide d’outils d’apprentissage automatique, afin d’identifier des schémas d’activité associés à un fonctionnement cérébral sain ou pathologique.
Les résultats ont révélé que des caractéristiques spécifiques de l’activité électrique des organoïdes pouvaient servir de biomarqueurs pour la schizophrénie et le trouble bipolaire. En se basant uniquement sur ces signaux, les scientifiques ont pu identifier correctement l’origine des organoïdes (patient atteint ou personne saine) dans 83 % des cas. Cette précision est montée à 92 % lorsque les organoïdes étaient soumis à une légère stimulation électrique pour amplifier l’activité neuronale.
Les schémas identifiés étaient complexes et spécifiques à chaque trouble. Les neurones des patients atteints de schizophrénie et de trouble bipolaire présentaient des pics d’activité et des modifications de synchronisation inhabituels, créant une signature électrique distincte pour chaque condition. « Au moins au niveau moléculaire, nous pouvons désormais identifier ce qui ne va pas dans ces mini-cerveaux et distinguer les organoïdes provenant de patients atteints de ces troubles de ceux provenant de personnes en bonne santé, en nous basant sur ces signatures électrophysiologiques », précise Kathuria.
Pour mieux comprendre comment les neurones interagissent, les chercheurs ont placé les organoïdes sur des micropuces équipées de réseaux multi-électrodes, permettant de collecter des données similaires à celles obtenues par un électroencéphalogramme (EEG) utilisé en clinique pour mesurer l’activité cérébrale. Les organoïdes, une fois pleinement développés, atteignent un diamètre d’environ trois millimètres et contiennent plusieurs types de cellules neurales présentes dans le cortex préfrontal, une région du cerveau impliquée dans les fonctions cognitives supérieures. Ils produisent également de la myéline, une substance qui isole les cellules nerveuses et facilite la transmission des signaux électriques.
Bien que l’étude ait été menée sur un échantillon limité de 12 patients, les résultats sont prometteurs. Les organoïdes pourraient à terme servir de plateforme de test pour les médicaments psychiatriques avant leur administration aux patients. L’équipe de Kathuria collabore désormais avec des neurochirurgiens, des psychiatres et des neuroscientifiques de la John Hopkins School of Medicine pour collecter davantage d’échantillons et étudier l’impact de différentes concentrations de médicaments sur l’activité des organoïdes. L’objectif est de pouvoir proposer des doses médicamenteuses plus adaptées à chaque patient.
« C’est souvent ainsi que les médecins prescrivent ces médicaments, par une méthode d’essais et d’erreurs qui peut prendre six ou sept mois pour trouver le traitement approprié », souligne Kathuria. « La clozapine est le médicament le plus couramment prescrit pour la schizophrénie, mais environ 40 % des patients y sont résistants. Grâce à nos organoïdes, nous pourrions peut-être éviter cette longue période d’essais et d’erreurs et proposer le bon médicament plus rapidement. »