Des scientifiques produisent des embryons humains artificiels sans sperme ni ovule
Des chercheurs ont utilisé des cellules souches pluripotentes naïves pour créer un modèle d’embryon qui ressemble et agit comme un embryon humain naturel. Ils affirment qu’il s’agit d’un moyen éthique d’acquérir de meilleures informations sur le développement embryonnaire, ce qui pourrait ouvrir de nouvelles voies de recherche sur les malformations congénitales et l’infertilité.
Image d’entête : modèle d’embryon humain dérivé de cellules souches à un stade de développement équivalent à celui d’un embryon du 14e jour. Le modèle présente tous les éléments qui définissent ce stade : la vésicule vitelline (jaune) et la partie qui deviendra l’embryon proprement dit, surmonté de l’amnios (bleu), le tout enveloppé par les cellules qui deviendront le placenta (rose). (Weizmann Institute of Science)
Entre 8 et 10 jours après la fécondation, un ovule passe par les trompes de Fallope et s’enfonce dans la paroi de l’utérus, ce qui marque le début de la grossesse (d’un point de vue médical). Après l’implantation, l’embryon continue de grandir et de se développer. C’est à ce moment-là que les principaux organes et systèmes corporels se forment, ce qui rend l’embryon en développement vulnérable aux malformations congénitales.
Il est difficile d’étudier les embryons pour mieux comprendre leur développement complexe pour des raisons éthiques et techniques. Toutefois, des chercheurs de l’Institut des sciences Weizmann en Israël ont peut-être trouvé un moyen d’y parvenir.
Selon Jacob Hanna, auteur correspondant de l’étude (lien plus bas) :
Le drame se produit au cours du premier mois ; les huit autres mois de la grossesse sont essentiellement consacrés à la croissance. Mais ce premier mois reste en grande partie une boîte noire. Notre modèle d’embryon humain dérivé de cellules souches offre un moyen éthique et accessible de scruter cette boîte. Il reproduit fidèlement le développement d’un véritable embryon humain, en particulier l’émergence de son architecture d’une finesse exquise.
Les chercheurs se sont appuyés sur leur expérience antérieure pour créer des modèles synthétiques d’embryons de souris fabriqués uniquement à partir de cellules souches. Comme pour leurs précédentes recherches, ils ont commencé par utiliser des cellules souches pluripotentes, qui ont la capacité de se différencier en de nombreux types de cellules, mais pas tous. Mais les chercheurs ont reprogrammé les cellules souches pluripotentes pour qu’elles reviennent à un état encore plus précoce, connu sous le nom d’état “naïf” (naïve state), ce qui les rend capables de se différencier en n’importe quel type de cellule.
Ils ont divisé les cellules souches pluripotentes naïves en trois groupes. Celles destinées à se développer en embryon ont été laissées telles quelles. Les cellules des deux autres groupes ont été traitées uniquement avec des produits chimiques, c’est-à-dire qu’elles n’ont pas été modifiées génétiquement, afin d’activer certains gènes destinés à les faire se différencier en l’un des trois types de tissus nécessaires à la survie de l’embryon. Peu après avoir été mélangées, les cellules se sont agglutinées et environ 1 % d’entre elles se sont auto-organisées en structures complètes, semblables à celles d’un embryon.
Selon Hanna :
Un embryon est autonome par définition, nous n’avons pas besoin de lui dire ce qu’il doit faire, nous devons seulement libérer son potentiel codé en interne. Il est essentiel de mélanger les bons types de cellules au début, qui ne peuvent être dérivées que de cellules souches naïves qui n’ont aucune restriction de développement. Une fois que l’on a fait cela, le modèle embryonnaire lui-même dit « Allez-y ! ».
Les structures embryonnaires se sont développées normalement en dehors de l’utérus pendant 8 jours, atteignant un stade de développement équivalent au 14e jour du développement embryonnaire humain, le moment où les embryons naturels acquièrent les structures qui leur permettent de commencer à développer des organes corporels.
Les chercheurs ont constaté que la structure de leurs modèles d’embryons était similaire à celle des embryons humains naturels que l’on trouve dans les manuels scolaires. Ils ont même observé que les cellules qui produisent la gonadotropine humaine (hCG), l’hormone utilisée dans les tests de grossesse, étaient présentes et actives. L’application des sécrétions de ces cellules à un test de grossesse à domicile a permis d’obtenir un résultat positif.
Pour Hanna :
De nombreux échecs de grossesse se produisent au cours des premières semaines, souvent avant même que la femme ne sache qu’elle est enceinte. C’est également à ce moment-là que de nombreuses malformations congénitales apparaissent, même si elles sont généralement découvertes beaucoup plus tard. Nos modèles peuvent être utilisés pour révéler les signaux biochimiques et mécaniques qui garantissent un développement correct à ce stade précoce et la manière dont ce développement peut mal se dérouler.
Leur étude a déjà ouvert une nouvelle voie pour de futures recherches. Les scientifiques ont constaté que si l’embryon n’est pas correctement enveloppé par les cellules formant le placenta au troisième jour, qui correspond au dixième jour du développement embryonnaire naturel, ses structures internes ne se développent pas correctement.
Un embryon n’est pas statique. Il doit avoir les bonnes cellules dans la bonne organisation, et il doit être capable de progresser, il s’agit d’être et de devenir. Notre modèle d’embryon complet aidera les chercheurs à répondre aux questions les plus fondamentales sur ce qui détermine sa croissance correcte.
Les chercheurs affirment que leur modèle d’embryon pourrait révéler la cause des malformations congénitales et des types d’infertilité, et conduire à de nouvelles technologies pour la culture de tissus et d’organes de transplantation. Il pourrait également permettre de réaliser des expériences, telles que de déterminer l’effet des médicaments sur le développement, qui n’impliquent pas d’embryons vivants.
L’étude publiée dans Nature : Complete human day 14 post-implantation embryo models from naïve ES cells et présentée sur le site de l’Institut Weizmann des Sciences : Human Embryo Models Grown from Stem Cells.