Des chercheurs israéliens ont réussi à créer des embryons humains synthétiques qui reproduisent toutes les parties et l’organisation d’un embryon naturel au premier stade de son développement. En plus de ne pas inclure les modifications génétiques, essentielles pour surmonter les obstacles juridiques et éthiques, elles pourraient répondre à de nombreuses inconnues qui existent autour du premier mois du développement humain, en favorisant de nouveaux traitements contre l’infertilité ou les pathologies congénitales qui empêchent la croissance normale du fœtus. .
Une équipe de chercheurs de l’Institut Weizmann des Sciences en Israël a créé modèles complets d’embryons humains à partir de cellules souches cultivés en laboratoire : il a réussi à les cultiver en dehors de l’utérus jusqu’au 14e jour, ce qui marque une limite contre d’éventuels problèmes juridiques et éthiques.
Ces modèles d’embryons synthétiques produire toutes les structures et compartiments caractéristiques de cette étape du développement humain, y compris le placenta, le sac vitellin, le sac chorial et d’autres tissus externes, qui assurent la croissance dynamique et adéquate des modèles. La nouvelle étude a été récemment publiée dans la revue Nature.
Un pas en avant
Selon un communiqué de pressebien que d’autres études antérieures aient déjà abouti développer des embryons synthétiques jusqu’au jour 14les scientifiques dirigés par le professeur Jacob Hanna ont réalisé des avancées concrètes dans ce cas : par exemple, selon cette équipe, les tentatives précédentes manquaient de presque toutes les caractéristiques déterminantes d’un embryon. après implantation dans l’utérus.
Concrètement, ils n’étaient pas dotés de plusieurs types de cellules essentielles au développement de l’embryon humain, comme celles qui forment le placenta et le sac chorial. En même temps, ils n’avaient pas l’organisation structurelle caractéristique de l’embryon. et n’a pas montré la capacité dynamique de passer à l’étape suivante de développement.
Selon ce qui a été rapporté par l’Institut des Sciences Weizmann, le nouveaux embryons humains synthétiques Ils atteignent toutes ces caractéristiques, ce qui laisse penser qu’ils pourraient poursuivre leur développement si la fameuse « limite du jour 14 » n’était pas appliquée. Mais le plus important de ces recherches est qu’elles pourraient révéler certains des mystères inhérents au premier mois de développement de l’embryon humain, étape clé de notre formation.
En regardant à l’intérieur de la boîte noire
« Le drame se produit au cours du premier mois, les huit mois restants de la grossesse sont principalement constitués de beaucoup de croissance. Mais ce premier mois reste en grande partie un « boîte noire ». Notre modèle d’embryon humain dérivé de cellules souches offre une manière éthique et accessible de regarder à l’intérieur de cette boîte. « Il imite fidèlement le développement d’un véritable embryon humain, en particulier l’apparence de son architecture d’une finesse exquise », a déclaré Jacob Hanna dans le même communiqué.
L’équipe dirigée par Hanna s’est appuyée sur son expérience antérieure dans la création de modèles d’embryons de rongeurs basés sur des cellules souches synthétiques. Il convient de noter qu’ils n’ont pas utilisé d’œufs fécondés ni d’utérus. Ils ont commencé cette tâche avec des cellules humaines connues sous le nom de cellules souches pluripotentesqui ont le potentiel de se différencier en presque tous les types de cellules du corps humain.
Par la suite, les chercheurs ont lancé un modèle pour reprogrammer les cellules souches pluripotentes, afin de remonter encore plus loin le temps : le but était de ramener ces cellules à un état antérieur, appelé état naïf, dans laquelle ils sont capables de devenir n’importe quel type de cellule. Cette étape correspond au 7ème jour de l’embryon humain naturel, approximativement au moment de son implantation dans l’utérus.
Ensuite, les scientifiques ont divisé les cellules en trois groupes : celles destinées à devenir un embryon n’ont subi aucun type de modification. Les cellules de chacun des autres groupes ont été opérées uniquement avec des produits chimiques, sans nécessité de modification génétique. L’objectif était d’activer certains gènes : cette dynamique permet à certaines cellules de se différencier en l’un des trois types de tissus nécessaires au support de l’embryon : le placenta, le sac vitellin ou la membrane précurseur du sac chorial.
Présentée ici est la structure caractéristique du sac vitellin (jaune) dans un modèle d’embryon humain dérivé de cellules souches à un stade de développement équivalent à celui d’un embryon naturel au jour 12. Il montre les parties supérieure et inférieure du sac, qui ont différentes formes et fonctions, et une cavité entre les deux. Crédit : Institut des sciences Weizmann / YouTube.
Un nouveau modèle avec des applications intéressantes
Après mélange dans des conditions optimisées et spécifiquement développées, les cellules ont formé des groupes : 1 % ont réussi à s’organiser de manière indépendante en structures complètes ressemblant à des embryons. « Il est essentiel de mélanger dès le début les bons types de cellules, qui ne peuvent être dérivées que de cellules souches naïves ne présentant aucune restriction de développement. Une fois cela fait, le modèle embryonnaire commence son développement », a expliqué Hanna.
Les structures embryonnaires à base de cellules souches se sont développées normalement en dehors de l’utérus pendant 8 jours, atteindre un stade de développement équivalent au 14e jour de croissance naturelle. À ce moment-là, les embryons naturels acquièrent les structures internes qui permettent de développer les géniteurs des organes du corps humain.
Enfin, les scientifiques ont souligné que cette nouvelle approche ouvre différentes voies de recherche : elle pourrait révéler les causes de nombreux malformations congénitales et types d’infertilitéfavoriser la culture de tissus et d’organes destinés à des transplantations ou permettre des études qui ne peuvent être réalisées dans des cas réels, par exemple lorsqu’on cherche à déterminer les effets d’une exposition à des médicaments ou à d’autres substances sur le fœtus humain.
Référence
Modèles d’embryons post-implantation humains complets du jour 14 à partir de cellules ES naïves. Jacob H. Hanna, Bernardo Oldak et coll. Nature (2023). DOOI :https://doi.org/10.1038/s41586-023-06604-5