Des chercheurs produisent des embryons synthétiques sans sperme, ovule ni utérus

Une équipe de scientifiques de l’Institut Weizmann des sciences a produit des embryons de souris synthétiques à partir de cellules souches. Cultivés jusqu’à la moitié de la période de gestation, ceux-ci possédaient tous les progéniteurs d’organes, y compris un cœur battant.

Une grande première

Publiée dans la revue Cell, cette étude s’est appuyée sur deux percées précédentes de l’équipe israélienne. La première avait consisté à reprogrammer les cellules souches dans un état « naïf » leur permettant de se différencier en tous types de cellules, tandis que la seconde avait impliqué la mise au point d’un dispositif permettant de cultiver plus efficacement des embryons en dehors de l’utérus. En combinant ces deux techniques, l’équipe a réussi à obtenir des embryons de souris synthétiques parmi les plus avancés jamais produits.

Des cellules souches naïves de souris, cultivées dans une boîte de Petri, ont dans un premier temps été séparées en trois groupes jouant des rôles clés dans le développement de l’embryon.
Alors que le premier contenait des cellules qui allaient se développer en organes embryonnaires, les deux autres ont été traités avec des gènes régulateurs maîtres de tissus extra-embryonnaires (placenta et sac vitellin). Les trois types de cellules ont ensuite été mélangés dans l’utérus artificiel, contrôlant soigneusement la pression et l’échange d’oxygène, et simulant le flux naturel de nutriments.

Une fois à l’intérieur, les trois types de cellules se sont regroupés pour former des agrégats, capables de se développer en structures ressemblant à des embryons. Comme l’équipe s’y attendait, seules 0,5 % d’entre elles (environ 50 sur 10 000) ont réussi à se développer davantage.

Modèle synthétique d’embryon de souris au huitième jour de son développement

Ces quelques « chanceuses » ont commencé à former des sphères de cellules, puis des structures allongées ressemblant à des embryons naturels, avec placentas et sacs vitellins. À l’issue d’une période de développement de huit de jours, soit presque la moitié de la durée de gestation de la souris, elles avaient formé l’ensemble des progéniteurs précoces des organes (cœur battant, circulation sanguine naissante, cerveau, tractus intestinal et prémices d’une colonne vertébrale).

D’importantes implications

En y regardant de plus près, les auteurs de l’étude ont constaté que la forme des structures internes et les modèles d’expression génétique de ces embryons synthétiques correspondaient à 95 % à ceux des embryons naturels, et que leurs organes semblaient également être fonctionnels.

Selon l’équipe, cette technique pourrait contribuer à réduire le recours aux tests sur des animaux et, à terme, être utilisée pour la culture de tissus et d’organes destinés à être transplantés.

« Au lieu de développer un protocole différent pour cultiver chaque type de cellules, par exemple, celles du rein ou du foie, nous pourrons peut-être un jour créer un modèle synthétique semblable à l’embryon, puis isoler les cellules dont nous avons besoin », estime Jacob Hanna, auteur principal de l’étude. « Nous n’aurons pas besoin de dicter aux organes émergents comment ils doivent se développer. C’est l’embryon lui-même qui s’en charge le mieux. »

Par Yann Contegat, le 9 août 2022