Créé par des chercheurs de l’Université de Cambridge à partir de cellules souches, il a été obtenu selon une technique similaire à celle mise au point par les Israéliens du Weizmann Institute of Science qui ont annoncé au début du mois le développement des premiers embryons « synthétiques » en le monde.
Un embryon naturel de souris (en haut) et un embryon synthétique (en bas) obtenus par des chercheurs de l’Université de Cambridge / Crédit : Amadei et Handford
Un nouvel embryon de souris « synthétique », avec le cerveau, le cœur battant et la base de tous les autres organes, a été obtenu par des chercheurs de l’Université de Cambridge, marquant une nouvelle étape dans le développement de la méthode qui conduira probablement au premier humain embryon à base de cellules souches cultivées en laboratoire. La technique utilisée par les chercheurs britanniques est similaire à celle mise au point par les Israéliens de l’Institut Weizmann des sciences qui ont annoncé au début du mois le développement des premiers embryons « synthétiques » de souris au monde : les deux groupes de recherche ont en effet reprogrammé et rapporté les cellules souches à leur stade le plus précoce de développement, induisant l’expression d’un groupe particulier de gènes afin que ces cellules s’auto-organisent en structures ayant progressé dans la formation de l’embryon. Contrairement aux premiers embryons synthétiques, expliquent les chercheurs de Cambridge, leur modèle a atteint le point où tout le cerveau, y compris le front, a commencé à se développer.
Un nouvel embryon de souris « synthétique » créé
Outre le cerveau, comme le détaille l’étude qui vient de paraître sur La nature, l’embryon synthétique de souris obtenu par les chercheurs de Cambridge a également montré un cœur battant et la formation du sac vitellin qui remplit des fonctions nutritionnelles dans les premiers stades du développement. Comme les chercheurs israéliens, le modèle de souris a été obtenu en imitant les processus naturels en laboratoire, en cultivant trois types différents de cellules souches trouvées au début du développement des mammifères au point où elles ont commencé à interagir.
Un embryon naturel de souris (en haut) et un embryon synthétique (en bas) : la comparaison montre une formation cérébrale et cardiaque comparable / Crédit : Amadei et Handford, Université de Cambridge
L’équipe a déclaré que les résultats, fruit de plus d’une décennie de recherche, pourraient « aider à comprendre pourquoi certains embryons échouent tandis que d’autres continuent à se développer en une grossesse saine« Et pourrait être utilisé »pour guider la réparation et le développement d’organes humains synthétiques destinés à la transplantation» Comme le souligne la professeure Magdalena Zernicka-Goetz à la tête de l’équipe, professeure de développement des mammifères et de biologie des cellules souches au département de physiologie, développement et neurosciences de Cambridge. « C’est juste incroyable d’être arrivé aussi loin. Cela a été le rêve de notre communauté pendant des années, et pendant une décennie l’un des principaux objectifs de notre travail, et à la fin nous l’avons fait.« .
Croissance de l’embryon in vitro
La nouvelle du succès remporté par l’équipe dirigée par Zernicka-Goetz a été relancée dans un deuxième article paru également sur La naturedans lequel, entre autres, les phases ont conduit au développement du dispositif utilisé pour faire pousser des embryons synthétiques de souris hors de l’utérus et les développer pendant 8,5 jours, soit près de la moitié des 20 jours de gestation de la souris.
Cet appareil, développé par le professeur Jacob Hanna du département de génétique moléculaire de l’Institut Weizmann des sciences à la tête de l’équipe israélienne qui a obtenu les premiers embryons synthétiques au monde, reprend les aspects d’une technologie antérieure dans laquelle les embryons résident dans des flacons en verre rotatifs.sur un système similaire à une grande roue, ajoutant de la ventilation. Le système de ventilation, en particulier, contrôle la pression et le mélange d’oxygène et de dioxyde de carbone entrant dans les flacons.
Embryons synthétiques de souris cultivés dans des flacons par le groupe de recherche du professeur Jacob Hanna / Crédit : Tarazi et al. Cellule
L’équipe d’Hanna a partagé une partie de la technologie de l’incubateur avec d’autres biologistes, dont le professeur Zernicka-Goetz et ses collègues, qui l’ont légèrement modifiée en cultivant leurs propres embryons. L’équipe de Zernicka-Goetz a également mené une expérience dans laquelle ils ont éliminé un gène appelé Pax6, qui joue un rôle clé dans le développement du cerveau, montrant que cette délétion entraînait un développement incorrect de la tête des souris, similaire à ce qui se passe dans les embryons naturels sans ce gène. . Ce qui a été observé indiquait donc « que le système fonctionne réellement« Zernicka-Goetz a ajouté, soulignant à quel point les embryons sont complets »de puissants modèles in vitro pour sélectionner les rôles de différentes lignées et gènes dans le développement« .
En d’autres termes, pour les chercheurs, la création de ces modèles synthétiques présente de nombreux avantages par rapport aux embryons naturels créés à partir d’ovules et de spermatozoïdes, car ils peuvent se développer en dehors de l’utérus et sont beaucoup plus faciles à observer, en plus d’être beaucoup plus faciles à manipuler génétiquement, ce qui pourrait rendre utiles pour comprendre le rôle de différents gènes dans les malformations congénitales ou les troubles du développement.
Arrivera-t-on au développement du premier embryon humain synthétique ?
L’espoir des chercheurs est d’utiliser la technique pour développer des embryons humains synthétiques qui peuvent être une source d’organes et de tissus pour des greffes humaines. Cependant, traduire ce qui a été fait avec des embryons de souris dans le développement d’embryons humains ne sera pas facile. À ce jour, les chercheurs ont réussi à reprogrammer les cellules souches en blastocystes – une sphère de cellules vide et se divisant rapidement – et même à imiter certains aspects de la gastrulation – lorsque l’embryon précoce s’organise en couches distinctes composées de différents types de téléphones portables. Mais atteindre le stade de la formation d’organes dans les cellules humaines, qui survient environ un mois après la fécondation, présente un défi technique important.
D’autre part, les préoccupations éthiques augmentent également à mesure que le développement de l’embryon progresse. Comme en témoigne La natureune question clé est de savoir si ces structures synthétiques doivent être considérées comme des embryons.
L’International Society for Stem Cell Research, basée à Skokie, dans l’Illinois, a longtemps déconseillé de cultiver des embryons humains après le jour 14 (équivalent au jour 6 chez une souris), à peu près lorsque la « strie primitive », la structure qui marque le début de la gastrulation . Cependant, en 2021, la société a supprimé cette limite et publié des directives indiquant que ces recherches devaient avoir une logique scientifique convaincante et utiliser le nombre minimum d’embryons nécessaires pour atteindre l’objectif scientifique.
Selon les experts, une conversation continue sur l’éthique de ces modèles est toujours nécessaire, compte tenu également des éventuels revers qui surviendront une fois que les chercheurs commenceront à créer des modèles d’embryons humains développant des organes. « La réaction à ces expériences pourrait mettre en péril tout le champ de recherche – a commenté Martin Pera, biologiste des cellules souches au Jackson Laboratory Center for Precision Genetics à Bar Harbor, Maine, qui n’a pas participé à l’étude. Il est important que les gens sachent ce qui est étudié et que cette recherche soit effectuée avec une sorte de consensus éthique. Nous devons procéder avec prudence« .