Les interrogations éthiques des cerveaux artificiels

Sergiu Pasca, professeur à l’Université Stanford, produit des «organoïdes» cérébraux qui développeront des connexions entre eux et constitueront un mini-cerveau, comme celui apparaissant sur la photo. Les cellules vertes sont des interneurones corticaux allant d’un côté à l’autre du cerveau.
Photo: Pasca Lab at Stanford University Sergiu Pasca, professeur à l’Université Stanford, produit des «organoïdes» cérébraux qui développeront des connexions entre eux et constitueront un mini-cerveau, comme celui apparaissant sur la photo. Les cellules vertes sont des interneurones corticaux allant d’un côté à l’autre du cerveau.

Des chercheurs sont parvenus à créer en laboratoire des mini-cerveaux à partir de cellules souches humaines. Ces modèles expérimentaux visent à étudier comment fonctionne notre cerveau et comment il est altéré dans des maladies comme l’autisme, la schizophrénie ou la maladie de Parkinson. Ces modèles ne cessent de s’améliorer, au point où ils pourraient bien un jour être capables d’expériences conscientes ou de perceptions subjectives comme un cerveau humain, une situation qui soulève des questions d’ordre éthique.

Un groupe de 17 scientifiques, éthiciens et philosophes a signé récemment dans la revue Nature un commentaire dans lequel il fait valoir l’importance de prévoir des directives claires pour les chercheurs en prévision des délicats dilemmes éthiques qui pourraient résulter des avancées dans la reproduction et la manipulation du tissu cérébral humain. Car « plus les modèles cérébraux se rapprocheront d’un cerveau humain fonctionnel, plus ils risquent de soulever d’épineux problèmes éthiques », soulignent-ils.

Les reproductions en miniature du cerveau humain (voir encadré) permettent de mieux comprendre les altérations qui surviennent au cours du développement du cerveau chez les personnes atteintes d’un trouble du spectre de l’autisme, de schizophrénie ou de microcéphalie chez les bébés infectés par le virus Zika, par exemple.

Ces mini-cerveaux qui peuvent survivre près de deux ans présentent toutefois des limites. Ils sont dépourvus de certains types de cellules, dont notamment les cellules responsables de la formation des vaisseaux sanguins et les cellules microgliales, qui sont des cellules immunitaires chargées de débarrasser le cerveau des déchets.

De plus, les plus gros mini-cerveaux ne font que quatre millimètres de diamètre et contiennent seulement de deux à trois millions de cellules, alors qu’un cerveau humain adulte mesure 1350 cm3 et comprend 86 milliards de neurones et autant de cellules non neuronales.

L’équipe de Paola Arlotta, spécialiste des cellules souches et de la biologie régénérative à l’Université Harvard, à Cambridge, dans le Massachusetts, a néanmoins enregistré une activité neuronale dans un organoïde cérébral après avoir projeté un faisceau lumineux sur une région où des cellules rétiniennes s’étaient formées et mises en relation avec les autres cellules du mini-cerveau. Un stimulus externe a donc induit une réponse de l’organoïde, mais la possibilité que ces mini-cerveaux deviennent conscients ou qu’ils acquièrent des propriétés d’un ordre supérieur, comme l’aptitude à ressentir la détresse ou la douleur, par exemple, demeure encore très éloignée, avouent les auteurs.

Avantages des mini-cerveaux


Photo: Pasca Lab at Stanford University Organoïdes corticaux développés à partir de cellules souches humaines dans le laboratoire de Sergiu Pasca, directeur du Stanford Neuroscience Stem Cell Core, à l’Université Stanford, en Californie

Les chercheurs font remarquer que de tels modèles cérébraux fournissent une représentation beaucoup plus précise du développement et du fonctionnement du cerveau humain normal et anormal que des modèles animaux. À cet égard, ils rappellent que la plupart des thérapies mises au point pour les maladies neurologiques et psychiatriques qui ont été éprouvées chez des animaux ne fonctionnent souvent pas chez les humains. Et pour cette raison, ils croient qu’il ne serait pas éthique d’abandonner le développement de ces technologies visant à créer des cerveaux humains en laboratoire.

Mais à mesure que les substituts de cerveau humain acquièrent de plus grandes tailles et complexités, il devient de plus en plus possible qu’ils présentent des aptitudes comparables à l’humain, telles que la capacité de ressentir du plaisir, de la douleur ou de la détresse, la capacité d’emmagasiner des souvenirs et de se les remémorer, voire la perception de soi et la conscience de soi. « Même si les neuroscientifiques ont progressé dans l’identification des signatures cérébrales de la conscience, leurs connaissances sur cette faculté humaine demeurent toutefois encore très limitées. Il sera donc difficile de déterminer si un modèle expérimental de cerveau est doté d’une conscience », reconnaissent les auteurs.

« Il est néanmoins du devoir de la société civile, des chercheurs, des éthiciens, des organismes de financement et des réviseurs de s’interroger sur la façon d’appréhender de telles possibilités », insistent-ils néanmoins.

Chimères humaines-animales

Une autre approche permettant de générer un tissu cérébral humain consiste à greffer des cellules cérébrales humaines, provenant de la différenciation de cellules souches pluripotentes humaines, dans le cerveau d’animaux, comme des rongeurs. Ces animaux procurent ainsi un environnement physiologique plus naturel pour la maturation des cellules cérébrales humaines.

Des neuroscientifiques ont ainsi greffé des cellules gliales humaines — qui produisent la myéline et protègent les neurones — dans le cerveau de souris, lesquelles ont ensuite fait preuve de meilleures performances à des tâches d’apprentissage. De telles souris-chimères ont ainsi été créées pour mieux comprendre la maladie de Parkinson.

Des organoïdes de cerveau humain ont également été transplantés avec succès chez des rongeurs, où ils ont été richement vascularisés et ont ainsi pu croître et atteindre une plus grande taille.

« Dans le cas de telles chimères, les chercheurs pourraient bien se retrouver à manipuler des êtres vivants dotés d’une certaine forme de conscience. Le besoin d’établir certaines mesures de protection se fait donc plus pressant, soulignent les auteurs. Mais quelles frontières doit-on établir pour ce type de recherche ? La production d’un coeur humain dans un porc est-elle plus acceptable que la production d’un cerveau ? » Les auteurs croient que la décision de permettre ou pas la création de certaines chimères ou de déterminer si certains organes humains qui ont été produits dans un animal rendent cet animal trop semblable à l’humain doit être déterminée au cas par cas.

« Les organismes chimériques ainsi créés, qui ne sont pas biologiquement humains, méritent-ils jusqu’à un certain point d’être doté du statut moral d’une personne humaine ? » s’interrogent-ils.

Règles actuelles

Présentement, si une recherche portant sur un tissu cérébral humain est effectuée à l’extérieur d’une personne vivante, seuls les processus entourant l’obtention, l’entreposage, le partage et l’identification de ce tissu sont encadrés par des règles et des directives qui visent à restreindre les interventions menées sur des personnes humaines.

Mais est-ce que le processus standard employé actuellement pour obtenir le consentement éclairé du donneur de ce tissu est adéquat pour mener des recherches utilisant des cellules ou des tissus du cerveau humain ou pour développer des substituts de cerveau à partir de cellules souches pluripotentes humaines ? Les auteurs font remarquer que les chercheurs faisant appel à ce genre de tissus ne décrivent habituellement leurs projets aux donneurs qu’en des termes très généraux, et affirment que « plus de transparence et de garanties serait justifié ». Car certains donneurs pourraient bien refuser qu’on utilise leurs cellules souches pour créer des chimères animales-humaines.

Un gardien pour les mini-cerveaux

Les auteurs se demandent aussi s’il ne serait pas souhaitable de nommer un gardien indépendant chargé de veiller au bien-être des substituts de cerveau humain. Ils s’interrogent sur les droits de propriétés de ces mini-cerveaux ou chimères qui auraient acquis des capacités cognitives plus avancées, ainsi que sur la façon dont il faudrait en disposer une fois les expérimentations terminées.

En conclusion, les auteurs pensent que « ces délicates questions éthiques ne doivent pas interrompre la recherche visant à raffiner ces modèles expérimentaux du cerveau humain, car ils sont nécessaires pour éclaircir certains mystères entourant les maladies psychiatriques et neurologiques qui demeurent encore insaisissables ». Qui plus est, « il ne serait pas éthique de les abandonner étant donné que la plupart des thérapies mises au point chez des modèles animaux ne fonctionnent souvent pas chez l’humain », ajoutent-ils. « Mais pour assurer le succès et l’acceptation sociale de cette recherche à long terme, un cadre éthique doit être instauré dès maintenant même si les substituts de cerveau humain en sont encore à leurs balbutiements », déclarent-ils.

Science-fiction ?

D’autres éthiciens considèrent qu’il s’agit d’une précaution plutôt superflue compte tenu du fait que les scénarios évoqués semblent loin d’être réalisables.

Selon Éric Racine, directeur de la recherche en neuro-éthique à l’Institut de recherchescliniques de Montréal (IRCM), « la réflexion éthique qui est présentée dans cet article de Nature concerne des scénarios futuristes ». « En ce moment, il y a peu de dangers réels. Les auteurs parlent de dangers qui sont davantage basés sur des spéculations et des anticipations », dit-il.

À ses yeux, « seul le cas des chimères implique des risques réels dans la mesure où on est en train de créer des formes de vivants hybrides », mais tant qu’on ne permet pas à ces chimères de se reproduire, le risque est minime, considère-t-il.

« Actuellement, les animaux sont sacrifiés aux fins de l’expérimentation. Mais l’existence de ces chimères à plus long terme hors d’un protocole de recherche alors qu’elles pourraient se reproduire risquerait d’avoir un impact sur les écosystèmes. Il faudrait probablement instaurer des règles ou des normes pour de telles situations », souligne-t-il.

Par contre, « les capacités des organoïdes cérébraux semblent encore tellement limitées qu’il n’y a pas matière à s’inquiéter pour le moment », affirme cet éthicien, qui se questionne plutôt sur la valeur même de ce type de recherche.

« Nous n’avons pas à créer des normes pour des situations qui n’existent pas. L’éthicien n’a pas à débattre de questions et de valeurs concernant des réalités qui n’existeront pas. Certains éthiciens diront que c’est de l’éthique “for science” et non pas de l’éthique “of science” », dit M. Racine, qui voit dans les scénarios évoqués de la science-fiction. « Il y a des enjeux plus concrets sur lesquels il serait plus important de se pencher. On pourrait s’interroger sur la valeur scientifique de ces développements, sur les choix qui sont faits. Ces technologies vont-elles générer des connaissances utiles ou sont-elles simplement une façon de développer une recherche scientifique basée sur la mise au point de techniques qui auront finalement une contribution assez modeste ? Ces technologies sont-elles vraiment les plus susceptibles de conduire à des développements cliniques ? » Voilà les premières questions auxquelles il faudrait d’abord répondre, croit-il.

La fabrication des mini-cerveaux

Organoïdes cérébraux Des reproductions en miniature du cerveau humain sont obtenues de la même manière que pour d’autres tissus humains, tels que l’oeil, l’intestin, le foie et le rein, soit à l’aide de cellules souches pluripotentes humaines, ces cellules qui ont la capacité de se développer en n’importe quel type de cellules. On ajoute des molécules chimiques particulières, dénommées facteurs de signalisation, à ces cellules souches afin de les inciter à se différencier en cellules nerveuses et à s’assembler en structures qui ressembleront à des régions spécifiques du cerveau humain et que l’on appelle « organoïdes cérébraux ».

Assembloïde cérébral Ces différents organoïdes peuvent être combinés pour constituer un « assembloïde cérébral » qui permettra d’étudier la formation de circuits neuronaux entre les différentes régions cérébrales. La formation de ces structures tridimensionnelles permet du coup d’étudier les différentes transformations du cerveau lors du développement foetal, dont notamment l’étape où le cortex cesse de générer des neurones pour produire des cellules gliales qui nourriront et protégeront les neurones.

Tissu cérébral « ex vivo »

Les avancées technologiques permettent désormais de préserver pendant plusieurs semaines les propriétés fonctionnelles du tissu cérébral qui a été excisé du cerveau de personnes atteintes de cancer ou d’épilepsie dans le but de réduire leurs convulsions. Ce tissu est généralement coupé en fines tranches dans lesquelles les chercheurs peuvent enregistrer l’activité des synapses (terminaisons où sont relâchés les neurotransmetteurs ou messagers chimiques) des neurones, déclencher la décharge électrique des neurones, et même extraire l’ARN des neurones pour connaître quels gènes sont exprimés.