Un article juste publié dans la revue Live Science a retenu notre attention, son sujet : une expérimentation réalisée par l’Institut Weizmann, son domaine la biologie cellulaire, l’embryologie, en termes plus simples les sciences qui étudient les phénomènes de la fécondation et le développement de l’embryon, soit les sources de la vie. Nous l’avons traduit pour le mettre à disposition des lecteurs de WUKALI.
Pour la première fois, des scientifiques ont créé des embryons de souris en laboratoire sans utiliser d’ovules ni de sperme et les ont regardés 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 change la donne« , a déclaré au Washington Post (cliquer pour lire l’article en référence) Alfonso Martinez Arias, biologiste du développement à l’université Pompeu Fabra de Barcelone, qui n’a pas participé à la recherche.
« Il s’agit d’une étape importante 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 Cell (cliquer pour lire l’article en référence), s’est déroulée dans un bioréacteur spécialement conçu pour servir d’utérus artificiel aux embryons en développement. À l’intérieur du dispositif, les embryons flottent dans de petits béchers (petits récipients en verre) remplis de solution nutritive, et les béchers sont tous enfermés dans un cylindre rotatif qui les maintient en mouvement constant. Ce mouvement simule la façon dont le sang et les nutriments circulent vers le placenta. Le dispositif reproduit également la pression atmosphérique de l’utérus d’une souris, selon une déclaration (cliquer pour lire l’article en référence) de l’Institut Weizmann des sciences en Israël, où les recherches ont été menées.
Crédit photo : Institut des sciences Weizmann
Dans une expérience précédente, décrite dans la revue Nature (cliquer pour lire l’article en référence) en 2021, l’équipe a utilisé ce bioréacteur pour cultiver des embryons naturels de souris, qui ont atteint le 11e jour de développement dans le dispositif. « 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 autant que de fournir un soutien nutritionnel« , a déclaré à STAT News (cliquer pour lire l’article en référence) Jacob Hanna, biologiste spécialiste des cellules souches embryonnaires au Weizmann Institute et auteur principal des deux études.
Après leur premier succès avec les embryons naturels, les chercheurs ont voulu s’essayer à la culture d’embryons de laboratoire dans l’utérus mécanique.
Pour ce faire, ils ont appliqué aux cellules souches de souris un traitement chimique qui les a « réinitialisées » dans un état naïf à partir duquel elles pouvaient se transformer en n’importe quel type de cellule – cœur, foie, cerveau ou autre. 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, elle a appliqué des traitements pour activer les gènes permettant de fabriquer le sac vitellin. « Nous avons donné à ces deux groupes de cellules une impulsion transitoire pour donner naissance à des tissus extra-embryonnaires qui soutiennent le développement de l’embryon« , a déclaré Jacob Hanna dans le communiqué.
Les scientifiques ont ensuite placé ces trois groupes de cellules souches dans l’utérus artificiel pour qu’elles se mélangent et se confondent. Les trois types de cellules se sont rapidement rassemblés pour former des amas, mais seuls 50 amas cellulaires sur 10 000 ont continué à se développer en structures embryonnaires et ceux qui ont réussi 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 chez la souris, les embryons initialement sphériques se sont allongés et sont devenus cylindriques, comme on pourrait s’y attendre d’embryons naturels, rapporte STAT News. Les prémices du système nerveux central ont commencé à apparaître au sixième jour et ont rapidement donné naissance à un cerveau minuscule et plissé. Au huitième jour, les embryons avaient développé des tractus intestinaux et de petits cœurs battants qui poussaient les cellules souches du sang dans des 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. Quelles forces poussent 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 ?
de gauche à droite: Dr. Noa Novershtern, Prof. Jacob Hanna, Alejandro Aguilera-Castrejon, Shadi Tarazi, et Carine Joubran .
Photo Weizmann Institute
« Notre prochain défi consiste à comprendre comment les cellules souches savent ce qu’elles doivent faire – comment elles s’assemblent pour former des organes et trouver leur chemin vers l’endroit qui leur est assigné à l’intérieur de l’embryon« , a déclaré le professeur 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.«
« Qui plus est, en plus de servir de modèle de recherche, l’utérus artificiel pourrait également servir un jour d’incubateur pour les cellules, les tissus et les organes cultivés pour les procédures de transplantation« , a-t-il ajouté.
« Ce n’est qu’une étape, mais une étape très importante pour nous permettre d’étudier le développement précoce« , a déclaré à STAT News Paul Tesar, un 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 rien, et potentiellement un organisme vivant. C’est un changement vraiment notable pour le domaine« .
Bien entendu, de telles recherches s’accompagnent 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 au Washington Post Alex Meissner, biologiste spécialiste des cellules souches à l’Institut Max Planck de génétique moléculaire. « Il n’est pas nécessaire de s’alarmer ou de s’affoler, mais… à mesure que nous apprenons, il est important d’avoir en parallèle une discussion : Jusqu’où voulons-nous aller ?«
Article publié dans LiveScience le 4 août 2022
Les illustrations de l’article ont été choisies par WUKALI
Illustration de l’entête: Développement de modèles synthétiques d’embryons de souris à l’intérieur de béchers, du 5e jour (en haut à gauche) au 8e jour (en bas à droite). Photo avec l’aimable autorisation de l’Institut Weizmann
