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Pour la première fois, des scientifiques ont créé des embryons de souris en laboratoire sans utiliser d’ovule ni de sperme et les ont observés se développer en dehors de l’utérus. Pour réaliser cet exploit, les chercheurs n’ont utilisé que des cellules souches et un dispositif de rotation rempli de flacons en verre brillant.
L’expérience est un « changeur de jeu », Alfonso Martinez Arias, biologiste du développement à l’Université Pompeu Fabra de Barcelone qui n’a pas participé à la recherche, a déclaré au Washington Post (s’ouvre dans un nouvel onglet).
« Il s’agit d’un jalon important dans notre compréhension de la façon dont les embryons se construisent », a-t-il déclaré.
L’expérience révolutionnaire, décrite dans un rapport publié lundi 1er août dans la revue Cellule (s’ouvre dans un nouvel onglet), a eu lieu dans un bioréacteur spécialement conçu qui sert d’utérus artificiel pour le développement des embryons. Dans l’appareil, les embryons flottent dans de petits béchers de solution remplie de nutriments, et les béchers sont tous enfermés dans un cylindre rotatif qui les maintient en mouvement constant. Ce mouvement simule comment du sang et les nutriments affluent vers le placenta. L’appareil reproduit également la pression atmosphérique d’un utérus de souris, selon un déclaration (s’ouvre dans un nouvel onglet) de l’Institut Weizmann des sciences en Israël, où la recherche a été menée.
Dans une expérience précédente, décrite dans la revue La nature (s’ouvre dans un nouvel onglet) en 2021, l’équipe a utilisé ce bioréacteur pour cultiver des embryons naturels de souris, qui ont atteint le 11e jour de développement dans l’appareil. « Cela a vraiment montré que les embryons de mammifères peuvent se développer en dehors de l’utérus – il ne s’agit pas vraiment de modeler ou d’envoyer des signaux à l’embryon mais de fournir un soutien nutritionnel », a déclaré Jacob Hanna, biologiste des cellules souches embryonnaires au Weizmann et auteur principal des deux études. a déclaré à STAT News (s’ouvre dans un nouvel onglet)
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Après leur succès initial avec des embryons naturels, les chercheurs ont voulu s’essayer à la culture d’embryons fabriqués en laboratoire dans l’utérus mécanique.
Pour ce faire, ils ont appliqué un traitement chimique aux cellules souches de souris qui les « réinitialisent » dans un état naïf à partir duquel elles pourraient se transformer en n’importe quel type de cellule – cœurfoie, cerveau ou autrement. Dans une fraction de ces cellules naïves, l’équipe a appliqué des traitements supplémentaires pour activer les gènes nécessaires à la fabrication du placenta, et dans un troisième groupe de cellules, ils ont appliqué des traitements pour activer les gènes nécessaires à la fabrication du sac vitellin. « Nous avons donné à ces deux groupes de cellules une impulsion transitoire pour donner naissance à des tissus extra-embryonnaires qui soutiennent l’embryon en développement », a déclaré Hanna dans le communiqué.
Les scientifiques ont ensuite placé ces trois groupes de cellules souches dans l’utérus artificiel pour se mélanger et se mêler. Les trois saveurs de cellules se sont rapidement réunies pour former des amas, mais seuls environ 50 amas cellulaires sur 10 000 ont continué à se développer en structures ressemblant à des embryons et ceux qui n’ont survécu que 8,5 jours dans le bioréacteur.
Au cours de ces 8,5 jours – soit près de la moitié d’une grossesse typique de souris – les embryons initialement sphériques se sont étirés et sont devenus cylindriques, comme on pouvait s’y attendre des embryons naturels, a rapporté STAT News. Les débuts de la centrale système nerveux a commencé à émerger au jour 6 et a rapidement donné naissance à un petit cerveau ridé. Au jour 8, les embryons avaient développé des voies intestinales et de petits cœurs battants qui poussaient les cellules souches sanguines à travers les vaisseaux nouvellement formés.
La forme des structures internes et la structure des gènes dans les embryons synthétiques différaient légèrement de celles trouvées dans les embryons naturels de souris, a noté l’équipe.
Dans des expériences de suivi, les chercheurs prévoient d’étudier les signaux chimiques qui poussent les cellules embryonnaires à devenir un type de tissu plutôt qu’un autre. Qu’est-ce qui force certaines cellules souches à se rassembler et à former le tube neural tandis que d’autres finissent par se différencier en cellules qui tapissent les intestins ?
« Notre prochain défi est de comprendre comment les cellules souches savent quoi faire – comment elles s’auto-assemblent en organes et trouvent leur chemin vers leurs emplacements assignés à l’intérieur d’un embryon », a déclaré Hanna dans le communiqué. « Et parce que notre système, contrairement à un utérus, est transparent, il peut s’avérer utile pour modéliser les défauts de naissance et d’implantation des embryons humains. »
En plus de servir de modèle de recherche, l’utérus artificiel pourrait également un jour servir d’incubateur pour les cellules, les tissus et les organes cultivés pour les procédures de transplantation, a-t-il déclaré.
« Ce n’est qu’une étape, mais une étape très importante pour nous afin de pouvoir étudier le développement précoce », a déclaré à STAT News Paul Tesar, biologiste du développement à la Case Western Reserve University School of Medicine qui n’a pas participé à l’étude. « Nous entrons dans le domaine de la capacité à générer un embryon à partir de zéro, et potentiellement un organisme vivant. Cela a été un changement vraiment notable pour le domaine. »
Bien sûr, une telle recherche s’accompagne de lourdes considérations éthiques.
« La souris est un point de départ pour réfléchir à la façon dont on veut aborder cela chez l’homme », a déclaré Alex Meissner, biologiste des cellules souches à l’Institut Max Planck de génétique moléculaire, au Washington Post. « Il n’est pas nécessaire de s’alarmer ou de semer la panique, mais… au fur et à mesure que nous apprenons, il est important d’avoir en parallèle la discussion : jusqu’où voulons-nous aller ?
Publié à l’origine sur Live Science.
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