Des chercheurs ont développé des modèles d’embryons humains en laboratoire qui commencent à produire du sang en deux semaines. Ces avancées ouvrent des perspectives fascinantes dans la compréhension de l’embryogenèse, ainsi que de possibles applications pour la médecine personnalisée et les traitements contre des maladies graves.
Deux érythroïdes avec le sang rouge bien visible à l’œil nu. Crédit : Université de Cambridge
Les chercheurs ont créé des modèles d’embryons humains cultivés en laboratoire qui ont commencé à produire du sang après environ deux semaines de développement. Le sang généré par ces modèles, appelés « érythroïdes », est rouge et visible à l’œil nu. Ce résultat scientifique améliore la compréhension de l’embryogenèse liée à la formation des cellules souches sanguines et ouvre la voie à de possibles développements dans la médecine personnalisée, la médecine régénérative et la lutte contre des maladies graves telles que les leucémies. Avec les cellules souches pluripotentes d’un patient, il serait possible de créer des érythroïdes produisant un sang entièrement compatible, utile pour des transfusions, des interventions chirurgicales majeures, et notamment des transplantations. Ces structures tridimensionnelles peuvent également servir pour tester des médicaments et modéliser des maladies comme les tumeurs sanguines (leucémies).
La création des érythroïdes humains capables de produire du sang a été réalisée par une équipe de recherche internationale dirigée par des scientifiques britanniques du Gurdon Institute et du Département de Physiologie, Développement et Neurosciences de l’Université de Cambridge, en collaboration avec des collègues du Département de Biologie du Développement de l’Université de Washington à St. Louis (États-Unis) et de la Faculté des Sciences de la Vie de l’Université de Mongolie Intérieure (Chine). Les chercheurs, sous la direction du professeur Jitesh Neupane, ont développé les modèles d’embryons humains à partir de cellules souches pluripotentes qui se sont organisées spontanément en structures tridimensionnelles. Il est important de noter que le développement de véritables embryons humains en laboratoire est strictement réglementé dans les pays occidentaux, et la recherche doit toujours être autorisée par des comités d’éthique spécifiques. Malgré ces règles, certaines procédures peuvent paraître éthiquement controversées.
Les érythroïdes ne pouvaient pas se développer en un embryon complet à cause de l’absence de divers tissus embryonnaires, du sac vitellin et du placenta qui les soutiennent. Néanmoins, ils ont montré une organisation et un développement correspondant à la quatrième ou cinquième semaine d’un embryon qui se développe naturellement dans l’utérus maternel. Parmi les structures émergentes, en plus de la division en trois feuillets embryonnaires (mésoderme, ectoderme et endoderme), sont apparus des cardiomyocytes (cellules musculaires et cardiaques), des hépatocytes (du foie), des cellules endothéliales et des cellules hématopoïétiques, celles qui produisent les éléments du sang, des globules rouges aux différents types de globules blancs, qui sont à la base du système immunitaire. Deux jours après le début du développement, les cellules souches cultivées en laboratoire se sont organisées en trois feuillets mentionnés précédemment, tandis qu’au huitième jour, des cellules cardiaques pulsantes ont été créées, celles qui constituent le cœur durant un développement normal. Au treizième jour, les chercheurs ont observé l’apparition de sang, visible à l’œil nu sous forme de taches rouges sur les érythroïdes. La structure hémogène, c’est-à-dire productrice de sang, est comparable à l’aorte-gonade-mesonephros d’un vrai embryon, comme l’indiquent les experts.
« C’était un moment excitant lorsque la couleur rouge sang est apparue dans la plaque : elle était visible à l’œil nu », a déclaré le professeur Neupane dans un communiqué. « Notre nouveau modèle imite le développement du sang fœtal humain en laboratoire. Cela éclaire comment les cellules sanguines se forment naturellement pendant l’embryogenèse humaine, offrant des avancées potentielles pour le dépistage de médicaments, l’étude du développement hématologique et immunitaire à ses débuts, ainsi que la modélisation de maladies sanguines comme la leucémie », a ajouté le chercheur. « Ce modèle offre un nouveau et puissant moyen d’étudier le développement du sang dans les premiers stades de l’embryon humain. Bien qu’il soit encore à ses débuts, la capacité de produire des cellules sanguines humaines en laboratoire marque une avancée significative vers de futures thérapies régénératives, utilisant les cellules du patient pour réparer et régénérer les tissus endommagés », a déclaré Azim Surani, co-auteur de l’étude.
Les chercheurs ont précisé qu’il est également possible de cultiver du sang humain en laboratoire avec d’autres méthodes, mais nécessitant des protéines supplémentaires. Dans ce cas, la formation se produit de manière très similaire à celle naturelle, ce qui en fait une opportunité de recherche intéressante. Comme mentionné, l’une des applications les plus prometteuses pourrait être la création de sang personnalisé et totalement compatible pour des interventions délicates. Les détails de la recherche “Un modèle post-implantation du développement de l’embryon humain inclut un niche hématopoïétique définitive” ont été publiés dans la revue scientifique réputée Cell Report.