La recherche sur l'embryogenèse humaine pourrait connaître un bond en avant, suggère une étude britannique publiée dans « Science » sur une technique inédite de production d'embryon artificiel.
Pour l'instant chez la souris, les chercheurs de l'université de Cambridge ont réussi à créer à partir, non pas d'un, mais de deux types de cellules-souches, un embryon très proche de l'embryon naturel dans son développement et son architecture.
Jusque-là, les tentatives de création d'embryon à partir de cellules-souches, uniquement des cellules-souches embryonnaires, n'avaient pas convaincu. La raison avancée est que le développement embryonnaire précoce nécessite différents types de cellules, à la fois embryonnaires et extra-embryonnaires, pour que se mette en place une morphogenèse coordonnée et efficace.
Une communication intense et structurante
La recherche est freinée par un manque d'embryons – actuellement, en France, seuls les embryons surnuméraires issus de l'aide médicale à la procréation sont autorisés. Or l'étude des premiers stades est essentielle pour comprendre le développement normal et pathologique, sachant que plus de deux grossesses sur trois s'arrêtent spontanément à ce stade.
L'équipe dirigée par Magdalena Zernicka-Goetz a combiné, dans une matrice extracellulaire en 3D, des cellules-souches embryonnaires, qui formeront le bastocyste (5e-7e jour après la fécondation) puis le futur organisme, et des cellules-souches trophoblastiques extra-embryonnaires, à partir desquels sont formés la vésicule vitelline et le placenta.
Cet embryon artificiel, qui est non viable faute d'un troisième type de cellules-souches, précisent les chercheurs, est capable de se développer au-delà du stade de l'implantation, ce qui permettrait aux chercheurs d'analyser les étapes clefs du développement embryonnaire 13 jours après la fécondation.
Un substitut à l'embryon naturel
L'interaction entre les différents types de cellules-souches était connue pour être essentiel au développement précoce. « L'élément le plus frappant illustré par notre travail est qu'il s'agit d'un réel partenariat, explique le Pr Zernicka-Goetz. Les cellules embryonnaires et extra-embryonnaires se mettent à communiquer les unes avec les autres et s'organisent en une structure qui ressemble à un embryon. » Sans ce partenariat, le développement en taille, en forme, en temps et en heure ne se déroule pas correctement. Ce « crosstalk » met en jeu différentes voies de signalisation, Noadl, Wnt et BMP.
En comparant cet embryon artificiel à un embryon naturel, l'équipe a constaté que le développement était comparable. Les cellules-souches s'organisent entre elles, avec les cellules-souches embryonnaires à une extrémité et les cellules-souches trophoblastiques à une autre. Une cavité se forme à l'intérieur de chaque cluster avant de se rejoindre, pour devenir au final la cavité pro-amniotique dans laquelle se développe l'embryon.
L'équipe espère pouvoir reproduire ces résultats sur des cellules-souches humaines. Comme l'explique le Pr Zernicka-Goetz : « Nous sommes très confiants sur le fait que cela nous permettra d'étudier des événements clefs à ce stade critique du développement humain, sans avoir à travailler en fait sur des embryons. Connaître le développement normal nous permettra de comprendre pourquoi cela se passe mal si souvent. »
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