Pour la première fois, des scientifiques ont créé des embryons de souris en laboratoire sans utiliser d’ovules ni de sperme et les ont observés se développer en dehors de l’utérus. Pour accomplir cet exploit, les chercheurs n’ont utilisé que des cellules souches et un dispositif rotatif rempli de flacons en verre brillant.
L’expérience est un “changeur de jeu”, Alfonso Martínez Arias, biologiste du développement à l’Université Pompeu Fabra de Barcelone qui n’a pas participé à la recherche, dit au Washington Post (s’ouvre dans un nouvel onglet).
“Il s’agit d’une étape importante dans notre compréhension de la façon dont les embryons sont construits”, 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 de matrice artificielle pour le développement de l’embryon. À l’intérieur de l’appareil, les embryons flottent dans de petits béchers remplis d’une solution remplie de nutriments, et tous les béchers sont enfermés dans un cylindre rotatif qui les maintient en mouvement constant. Ce mouvement simule comment du sang et les nutriments circulent dans le placenta. L’appareil reproduit également la pression atmosphérique de l’utérus d’une 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 antérieure, décrite dans la revue La nature (s’ouvre dans un nouvel onglet) en 2021, l’équipe a utilisé ce bioréacteur pour cultiver des embryons de souris de type sauvage, qui ont atteint le 11e jour de développement sur l’appareil. “Cela a vraiment montré que les embryons de mammifères peuvent se développer en dehors de l’utérus – ce n’est pas vraiment un schéma ou une signalisation à l’embryon, mais un soutien nutritionnel”, a déclaré Jacob Hanna, biologiste des cellules souches embryonnaires chez Weizmann et auteur principal des deux études. il a dit 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 a “restaurées” à un état naïf à partir duquel elles pouvaient se transformer en n’importe quel type de cellule : coeurfoie, cerveau d’une autre manière. Dans une fraction de ces cellules naïves, l’équipe a appliqué des traitements supplémentaires pour activer les gènes nécessaires à la production du placenta, et dans un troisième groupe de cellules, ils ont appliqué des traitements pour activer les gènes nécessaires à la production du sac vitellin. “Nous avons donné à ces deux groupes de cellules un coup de pouce 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 types de cellules se sont rapidement réunis pour former des grappes, mais seulement environ 50 des 10 000 grappes de cellules ont continué à se développer en structures ressemblant à des embryons, et celles 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 du centre système nerveux il a commencé à émerger le jour 6 et a rapidement cédé la place à un petit cerveau ridé. Au jour 8, les embryons avaient développé des voies intestinales et de minuscules 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 places assignées dans 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 des malformations congénitales et l’implantation d’embryons humains.”
En plus de servir de modèle de recherche, l’utérus artificiel pourrait également un jour servir d’incubateur pour les cellules, tissus et organes cultivés pour les procédures de transplantation, a-t-il déclaré.
“Ce n’est qu’une étape, mais une étape très importante pour nous d’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 de générer un embryon à partir de rien et potentiellement un organisme vivant. Cela a vraiment changé la donne dans le domaine.”
Bien sûr, une telle recherche s’accompagne de fortes considérations éthiques.
“La souris est un point de départ pour réfléchir à la façon dont vous voulez 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 paniquer, mais… à mesure que nous apprenons, il est important d’avoir une discussion parallèle : jusqu’où voulons-nous aller ?”
Publié à l’origine sur Live Science.