Des chercheurs produisent un pseudo-embryon humain à partir de cellules souches

Science

Par Antoine Gautherie le

Une équipe de scientifique a produit un modèle d’embryon humain à partir de cellules souches. Il s’agit d’une avancée remarquable en biologie du développement, qui permettrait, à terme, d’étudier et peut-être d’empêcher certaines maladies congénitales.

Un pseudo-embryon après 72h de développement, observé au microscope électrronique à balayage. © University of Cambridge/AFP – Naomi Moris

Des scientifiques ont développé un pseudo-d’embryon humain à partir de cellules souches embryonnaires humaines. Ces travaux parus dans Nature et réalisés par des équipes de l’Université de Cambridge et de l’Institut Hubrecht, aux Pays-Bas, ont vocation à étudier l’un des premiers stades du développement du corps humain. Il ne s’agit cependant pas d’un embryon à proprement parler. Certes, ils ont été cultivés à partir d’agrégats de cellules humaines cultivées en laboratoire, mais ils ont été soumis à un cocktail de produits chimiques destiné à désactiver purement et simplement certains gènes : on utilise alors le terme assez imagé de gène knock-out, ou ko. Cette étape est cruciale, car les chercheurs vont spécifiquement cibler les gènes responsables du développement du cerveau, et certains gènes indispensables pour que l’embryon puisse s’implanter dans l’utérus et ainsi arriver à terme. Ils vont ensuite knock-out ces gènes pour être absolument certains qu’il n’existe aucun scénario où l’un de ces pseudo-embryons pourrait se développer entièrement. Cette technique a permis à l’équipe de développer un modèle qui ressemble partiellement à un embryon âgé de “18 à 21 jours”.

On peut suivre les différents types de cellules du pseudo-embryon avec des marqueurs colorés. En rose, les cellules nerveuses; en vert, les cellules du mésoderme. – © University of Cambridge/AFP – Naomi Moris

Ce protocole a été un franc succès, alors qu’il aurait été impossible sans ce protocole, car les restrictions américaines ne permettent pas de cultiver un embryon humain pendant plus de 14 jours.  Après 72 heures de développement, les chercheurs ont observé des signes précurseurs de la formation de cartilage, de muscles et d’os. Ces résultats avaient déjà été obtenus avec des organismes modèles de laboratoire classiques que sont le poisson-zèbre et la souris, mais il s’agit d’une grande première dans le cadre de l’humain.

Une vue imprenable sur le développement humain

Le pseudo-embryon produit n’étant in fine pas humain, cela ouvre la porte à une étude plus poussée de l’apparition du plan d’organisation de notre corps. C’est un peu le schéma de construction, le mode d’emploi de notre corps au cours du développement. Ce plan d’organisation se met en place à une étape du développement nommée gastrulation. Grâce à un cocktail extrêmement complexe de signaux chimiques, précisément répartis dans l’espace, les cellules vont effectuer de grandes migrations et se différencier de façon à mettre en place trois couches : une externe (l’ectoderme), une intermédiaire (le mésoderme) et une interne (l’endoderme). La première deviendra, à terme, la peau et le système nerveux. La seconde donnera naissance aux muscles, au squelette et aux tissus dits conjonctifs qui remplissent le reste de l’espace. La dernière, à quelques approximations près, va donner naissance aux organes digestifs et respiratoires.

Schéma illustrant le grand principe de la gastrulation. – © Pidalka44

Vous l’aurez compris en lisant cette liste : pouvoir observer un embryon en gastrulation, c’est donc bénéficier d’une lorgnette sur tous les mécanismes qui conditionnent la forme et les fonctions de notre corps. En théorie, nous connaissons déjà très bien ces mécanismes, et tout l’intérêt réside dans le fait de pouvoir analyser des cas particuliers comme des malformations congénitales. C’est d’autant plus vrai que c’est à cette période que se produisent de nombreuses anomalies du développement. Entre les facteurs génétiques et les substances telles que l’alcool, les médicaments, le tabac, et autres composés toxiques auxquelles s’ajoutent diverses infections, de nombreux événements peuvent venir perturber les signaux chimiques indispensables à la bonne tenue de la gastrulation… et causer des dégâts irréversibles. En étudiant de plus près les mécanismes de cette gastrulation et les facteurs qui peuvent la perturber, les chercheurs pourraient comprendre certains des mécanismes qui causent certaines fausses couches, l’infertilité, et toute une pléthore de maladies congénitales graves.