Après plus d’une décennie de recherches, des scientifiques ont réussi à créer des embryons synthétiques « entiers » de souris. Visualiser l’embryon en développement permettra de mieux comprendre pourquoi certaines grossesses échouent avant terme. La méthode pourrait aussi servir à développer des organes synthétiques humains pour la transplantation.

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Des chercheurs de l'université de Cambridge et de Caltech ont créé des embryons artificiels de souris qui ont un cœur qui bat, les bases d'un cerveaucerveau et de tous les autres organes du corps de la souris, et ce, à partir de cellules souchescellules souches (qui peuvent se différencier en tout type cellulaire). Selon l'équipe, leurs résultats rapportés dans Nature sont le fruit de plus d'une décennie de recherches, lesquelles ont finalement abouti à des structures embryonnaires de plus en plus complexes.

Une auto-organisation de cellules souches embryonnaires, sans fécondation

Chez l'humain, trois types de cellules souches se développent au cours de la première semaine après la fécondation : l'un deviendra les tissus du corps et les deux autres soutiendront le développement de l'embryon (cellules extra-embryonnaires). Pour l'expérience, les chercheurs ont uniquement incité les trois types de cellules à s'auto-assembler, sans nécessiter d'ovuleovule ni de spermatozoïdespermatozoïde. Les embryonsembryons synthétiques se sont développés jusqu'au jour 8,5, dotés d'un cœur qui bat, des bases d'un cerveau, ainsi que du sac vitellinsac vitellin où l'embryon se développe et à partir duquel il reçoit des nutrimentsnutriments au cours de ses premières semaines.

Il s'agit du stade de développement le plus avancé atteint à ce jour dans un modèle dérivé de cellules souches. « Nos résultats démontrent la capacité d'auto-organisation des cellules souches embryonnairescellules souches embryonnaires et de deux types de cellules souches extra-embryonnaires pour reconstituer le développement des mammifèresmammifères à travers et au-delà de la gastrulationgastrulation, jusqu'à la neurulation et l'organogenèseorganogenèse précoce », écrivent les auteurs de l'étude.

Embryon naturel (en haut) et embryon synthétique (en bas), montrant une formation comparable du cerveau et du cœur. © Amadei et Handford, 2022
Embryon naturel (en haut) et embryon synthétique (en bas), montrant une formation comparable du cerveau et du cœur. © Amadei et Handford, 2022

« Un accès à la structure en développement »

Si l'avancée est remarquable, à quoi pourra-t-elle bien servir ? « Le modèle d'embryon de cellules souches est important car il nous donne accès à la structure en développement à un stade qui nous est normalement caché en raison de l'implantation du minuscule embryon dans l'utérusutérus de la mère », explique dans un communiqué Magdalena Zernicka-Goetz, coauteure de l'étude. « Cette accessibilité nous permet de manipuler des gènes pour comprendre leurs rôles dans le développement dans un système expérimental modèle. »

De nombreuses grossesses échouent au moment où les cellules souches commencent à s’envoyer ce type de signaux

L'un des intérêts majeurs est de mieux comprendre pourquoi certains embryons se développent en fœtusfœtus, alors que d'autres non, et de pouvoir le prévenir. L'équipe de Zernicka-Goetza a découvert que les cellules extra-embryonnaires envoient des signaux chimiques et mécaniques aux cellules embryonnaires, ce qui guide le développement de l'embryon. Or, de nombreuses grossesses échouent au moment où les cellules souches commencent à s'envoyer ce type de signaux.

En dernier lieu, la méthode pourrait être réutilisée avec des cellules souches humaines. Ces cellules serviraient alors à guider la réparation et le développement d'organes synthétiques humains à destination de patients en attente de transplantationtransplantation. Dans le monde, le besoin en greffegreffe d'organes est croissant ; rien qu'en France, plus de 20.000 personnes sont actuellement en attente d'une greffe.


Ils ont créé des embryons artificiels de souris !

Article de Marie-Céline RayMarie-Céline Ray, publié le 06/03/2017

Des chercheurs de l'université de Cambridge ont obtenu une structure ressemblant à un embryon à partir de deux types de cellules souches se développant sur une matrice en 3D. De quoi mieux comprendre les premiers stades du développement embryonnaire.

Après la fécondation, la cellule-œuf se divise en cellules souches embryonnaires. De telles cellules peuvent-elles, in vitro, reconstituer un embryon ? Des travaux précédents ont tenté de reconstituer un embryon en n'utilisant que des cellules souches embryonnaires, mais avec peu de succès : l'embryon a besoin d'autres types de cellules pour coordonner son développement.

C'est pourquoi une équipe de Cambridge a créé un embryon artificiel en utilisant deux types de cellules de souris : des cellules souches embryonnaires et des cellules souches extra-embryonnaires du trophoblaste, à l'origine du placentaplacenta. Le tout en présence d'une matrice extracellulaire. De cette façon, la structure s'assemble et son développement ressemble à un embryon naturel, avec les cellules souches embryonnaires à une extrémité et les cellules souches trophoblastiques à l'autre. Les chercheurs ont observé que les cellules communiquaient entre elles, ce qui leur permettait de se positionner correctement : « Les cellules embryonnaires et extra-embryonnaires commencent à se parler et à s'organiser en une structure qui ressemble et se comporte comme un embryon, » a expliqué Magdalena Zenricka-Goetz, qui a mené ces travaux. Une cavité proamniotique, dans laquelle l'embryon se développe, se forme.

L’embryon ne devrait pas donner de fœtus viable

Mais cet embryon artificiel ne devrait pas pouvoir se développer en un fœtus normal, car il aurait probablement besoin d'un troisième type de cellules souches pour former le sac vitellin, nécessaire à la nutrition. L'équipe travaille aussi sur des embryons humains. Au Royaume-Uni, les expérimentations sur les embryons humains sont réglementées et interdites au-delà de 14 jours. Mais si ces recherches se poursuivent, elles pourraient permettre d'obtenir des embryons au-delà de cette limite de 14 jours.

Ces travaux parus dans Science aident à mieux comprendre le développement embryonnaire précoce et ses anomaliesanomalies.