Les embryons synthétiques ont désormais un cerveau et un cœur qui bat

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.

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 cerveau et de tous les autres organes du corps de la souris, et ce, à partir de cellules 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’ovule ni de spermatozoïde. Les embryons synthétiques se sont développés jusqu’au jour 8,5, dotés d’un cœur qui bat, des bases d’un cerveau, ainsi que du sac vitellin où l’embryon se développe et à partir duquel il reçoit des nutriments 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 embryonnaires et de deux types de cellules souches extra-embryonnaires pour reconstituer le développement des mammifères à travers et au-delà de la gastrulation, jusqu’à la neurulation et l’organogenèse précoce », écrivent les auteurs de l’étude.

« 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’utérus 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 fœtus, 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 transplantation. Dans le monde, le besoin en greffe d’organes est croissant ; rien qu’en France, plus de 20.000 personnes sont actuellement en attente d’une greffe.

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