Les scientifiques ont établi un nouveau record pour la croissance d’embryons de primates en dehors de l’utérus, comme indiqué dans le numéro de mai de la revue Cell. Pour la première fois, des embryons de singe ont été cultivés en laboratoire pendant 25 jours après la fécondation, atteignant des repères de développement clés jamais observés auparavant en culture, y compris le début du développement des organes. La capacité de suivre ces processus en laboratoire pourrait être une étape importante vers la compréhension des malformations congénitales congénitales et du développement des organes chez l’homme.
Comprendre le développement
Les premiers stades du développement animal, souvent appelés embryogenèse, englobent la transition d’un amas de cellules apparemment banal à un organisme complexe et compartimenté. À la fin de l’embryogenèse, les cellules ont entamé la marche vers la spécialisation et les systèmes d’organes ont commencé à se former. Chez les mammifères, il s’agit d’un processus qui se produit généralement dans le confort et l’intimité de l’utérus, ce qui le rend difficile à observer, même avec l’avènement de l’imagerie avancée. Et il est difficile d’expérimenter des facteurs qui pourraient influencer le développement.
Tout cela a conduit les biologistes du développement à rechercher des moyens de faire en sorte que ce processus se produise dans une boîte de culture, en contournant ces limitations. L’étude de l’embryogenèse humaine est limitée en raison de considérations éthiques et juridiques. Bien que les directives spécifiques puissent varier d’un pays à l’autre, le résultat est une interdiction presque mondiale des embryons humains maintenus en laboratoire au-delà de 14 jours, avant que le progéniteur du système nerveux ne se forme. Ce détail est d’une importance médicale particulière, car des irrégularités au cours de la formation du système nerveux peuvent entraîner une gamme de conditions affectant la colonne vertébrale, la moelle épinière et le cerveau, y compris le spina bifida.
La majeure partie de notre compréhension de ce processus provient d’études sur des embryons de souris et de poulet.
Mais même la souris est plus qu’un saut, un saut et un saut loin des humains sur l’arbre de la vie; bien que nous soyons remarquablement similaires à certains égards, il existe des différences notables dans le moment du développement et l’activité des gènes, et même l’arrangement physique de l’embryon est différent.
Cinq jours de plus
Deux groupes de chercheurs indépendants, publiant des articles consécutifs, ont tenté de combler cette lacune en développant un système primate pour étudier l’embryogenèse. Utilisation d’embryons fécondés d’une espèce de macaque (Macaca fascicularis), les deux groupes ont pu cultiver des embryons de primates jusqu’à 25 jours après la fécondation. Cela dépasse le record précédent de 20 jours, permettant aux chercheurs d’assister à des stades plus avancés du développement des organes.
Chaque groupe a développé une technique distincte, mais les deux ont pu obtenir des embryons qui ressemblaient davantage à leur in utero homologues que jamais auparavant. L’une des clés pour y parvenir était de favoriser la croissance tridimensionnelle de l’embryon. Les efforts antérieurs reposaient sur des conditions de culture bidimensionnelles, qui étaient en proie à une prolifération tissulaire et finalement à un effondrement de l’embryon au jour 20. Pour résoudre ce problème, l’équipe dirigée par Hongmei Wang a optimisé les conditions de culture dans une suspension liquide, tandis que le groupe de Tao Tan utilisait des supports mécaniques. . Les deux approches semblaient faciliter une croissance tridimensionnelle appropriée.
La survie des embryons au jour 25 variait d’environ 20 à 40 %, selon l’étude et la métrique particulière utilisée. Ce n’est peut-être pas exactement un succès efficace et à haut débit, mais cela représente une amélioration significative par rapport aux techniques antérieures. Il est important de noter que les embryons survivant jusqu’à 25 jours présentaient de nombreuses caractéristiques d’un in utero l’embryon, comme les trois couches de tissu embryonnaire responsables de la formation du fœtus (l’endoderme ou muqueuse intestinale, l’ectoderme qui forme la peau et les nerfs, et le mésoderme, qui est tout le reste). Les chercheurs ont également documenté des preuves d’une organogenèse plus poussée et de la formation du tube neural, qui forme ensuite le cerveau et la moelle épinière.
Tout cela constitue une étape très prometteuse vers un système traitable pour étudier l’embryogenèse des primates, mais les techniques sont loin d’être parfaites. Actuellement, les embryons ne survivent pas au-delà de 25 jours dans l’un ou l’autre ensemble de conditions. Cependant, les deux groupes ont suggéré qu’un mélange optimisé de molécules de croissance et de signalisation, combiné à des supports mécaniques plus avancés, pourrait mieux imiter les conditions dans l’utérus et maintenir les embryons à des stades de développement encore plus avancés.
Cellule2023. DOI : 10.1016/j.cell.2023.04.019, 10.1016/j.cell.2023.04.020
Lita Kacsoh est titulaire d’une maîtrise en santé publique de l’Université Emory et d’un doctorat en biologie moléculaire de la Dartmouth Medical School. Quand elle n’écrit pas, on la trouve probablement en train de lire ou de boire du café.