Une étude pionnière offre un aperçu sans précédent d'une mystérieuse phase embryonnaire

Phase précoce et critique du développement embryonnaire humain autrefois considérée comme obscure, la gastrulation a pu être observée pour la première fois par des chercheurs britanniques.

Une première

L’embryon humain commence à se développer environ quatre jours après la fécondation de l’ovule. À ce stade, il n’est qu’un minuscule amas de cellules, mais au fil des semaines et des mois, il commence à se transformer en un fœtus doté de caractéristiques humaines évidentes, comme des mains, des pieds et un visage. Si la plupart des étapes du développement embryonnaire sont bien connues de la médecine moderne, son stade le plus précoce restait jusqu’à présent une énigme.

Pour la première fois, des chercheurs de l’université de Cambridge ont observé ce qui se passe durant la phase de gastrulation, au cours de laquelle un embryon passe d’une couche unidimensionnelle de cellules épithéliales (blastula) à une structure multicouche et multidimensionnelle appelée gastrula. Au cours de cette étape critique, diverses combinaisons de différents types de cellules s’organisent pour former les organes et autres composants importants du corps humain.

La gastrulation se produit environ 14 jours après la fécondation de l’ovule, mais tout ce que nous savons de cette phase essentielle du développement embryonnaire provient d’études sur des animaux. Au Royaume-Uni, les scientifiques ne sont pas autorisés à cultiver des embryons en laboratoire pendant plus de 14 jours pour des raisons éthiques, car la gastrulation marque également le développement du système nerveux.

Dans le cadre de ces travaux publiés dans la revue Nature, les chercheurs ont étudié un échantillon d’embryon humain âgé de 16 à 19 jours, provenant d’une femme ayant décidé d’interrompre sa grossesse et de faire don de l’embryon à la science. La plupart des personnes ne savent même pas qu’elles sont enceintes au cours des trois premières semaines suivant la fécondation, ce qui explique la rareté et la difficulté à étudier ces embryons.

Des découvertes importantes

Après avoir disséqué l’échantillon composé d’un millier de cellules seulement, les scientifiques ont utilisé une technique génétique de pointe, le séquençage de l’ARN unicellulaire, qui leur a permis de savoir quels gènes étaient activés dans chacune de ces cellules individuelles. Ces données ont été reportées sur une carte montrant quelles cellules particulières avaient activé des gènes les incitant à se transformer en cellules spécialisées jouant certains rôles et où elles se trouvaient dans l’embryon de deux semaines.

De manière assez surprenante, cette étude a montré que la gastrulation est très similaire à celle des embryons de souris. L’une des différences notables est que, dans les embryons humains, les premières formes de cellules sanguines apparaissent plus tôt que chez les rongeurs. Mais la découverte la plus importante reste que cet embryon particulier n’avait pas de système nerveux, contrairement aux souris chez qui les premiers neurones apparaissent dès la seconde semaine de gestation.

Cela signifie que nous avons maintenant des preuves remettant en question la limite de 14 jours pour la culture des embryons, ce qui pourrait avoir un impact profond sur la recherche et la médecine en général. « Cette caractérisation fournit un nouveau contexte pour l’interprétation des expériences dans d’autres systèmes modèles et représente une ressource précieuse pour guider la différenciation dirigée des cellules humaines in vitro », concluent les chercheurs.

Par Yann Contegat, le 24 novembre 2021