L'avancée scientifique dans le domaine de la création d'embryons sans fécondation suscite à la fois fascination et interrogation. Des équipes de recherche à travers le monde repoussent les limites de notre compréhension du développement embryonnaire, ouvrant de nouvelles perspectives tout en soulevant des questions éthiques cruciales.
L'émergence des "embryoïdes" humains
L'équipe de Jacob Hanna, à l'Institut de sciences Weizmann en Israël, s'apprête à marquer l'histoire en tant que pionnière dans le développement d'"embryoïdes" humains, plus communément appelés "embryons de synthèse". Le 6 septembre, une publication dans la revue Nature a révélé comment ils ont réussi à développer des structures similaires à un embryon humain, sans recourir à du sperme, un ovule ou un utérus, mais en utilisant des cellules souches embryonnaires. Cette avancée s'inscrit dans une série de progrès récents, avec des équipes des universités de Yale aux États-Unis et de Cambridge au Royaume-Uni ayant déjà publié des résultats spectaculaires sur le développement d'embryoïdes humains.
Ces recherches visent à reproduire le fonctionnement et le développement d'un embryon sans fécondation. Dans cette course scientifique, l'équipe de Jacob Hanna se distingue par un modèle embryonnaire plus proche du réel que ceux de ses concurrents.
Une révolution scientifique aux implications considérables
Cette avancée est saluée comme une percée "impressionnante" qui pourrait éclairer les secrets des premiers jours de la grossesse, une période cruciale où les échecs sont les plus fréquents. Pour simplifier, les chercheurs ont utilisé des cellules souches dites "naïves", qui n'ont pas de fonction prédéfinie, ce qui permet de les programmer à volonté. Elles ont été modifiées chimiquement pour se transformer en quatre types distincts, essentiels à la constitution d'un embryon. Cette modification chimique, contrairement à la modification génétique utilisée dans d'autres expériences, constitue une avancée majeure.
Ces cellules se sont progressivement transformées en cellules épiblastiques (l'embryon proprement dit), cellules trophoblastiques (le placenta), cellules hypoblastiques (le sac gestationnel) et cellules extra-embryonnaires du mésoderme. Assemblées dans une structure tridimensionnelle, ces cellules (2 500 au total à la fin de l'expérience) se sont développées pendant huit jours, communiquant et s'assemblant spontanément. Au final, elles ont reproduit toutes les structures embryonnaires présentes dans un embryon humain au 14e jour de son développement. Selon l'équipe israélienne, ces modèles, dotés d'une vésicule vitelline et d'une cavité amniotique, ressemblent davantage à des embryons humains que tout ce qui avait été publié jusqu'à présent.
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Des perspectives de recherche prometteuses
Ces similarités pourraient rendre ces modèles plus efficaces pour la recherche sur les fausses couches, les malformations génitales et la stérilité, selon James Briscoe de l'Institut Francis-Crick à Londres. La structure créée "semble produire les différents types de cellules qui forment les tissus à ce stade précoce du développement", a-t-il indiqué. Cette étude "est un pas pour comprendre une période du développement humain qui conduit à l'échec de beaucoup de grossesses, et qui a toujours été très difficile à étudier jusqu'à maintenant."
L'étape du jour 14 est symbolique, car il s'agit de la limite légale pour la culture d'embryons humains en laboratoire. Cette limite ne s'applique pas (du moins pour le moment) aux embryons synthétiques, qui pourront donc dépasser ce stade et permettre d'explorer leur développement au-delà de ces deux premières semaines.
Distinguer les modèles d'embryons des embryons réels
Il est essentiel de souligner que les chercheurs insistent sur le fait que les structures créées ne doivent pas être considérées comme de véritables embryons humains. Elles leur "ressemblent fortement, mais ne sont pas identiques", indique l'étude. Dépourvues des tissus nécessaires à l'attachement à l'utérus, ces structures ne pourraient pas devenir des fœtus viables.
Plusieurs groupes ont déjà publié des modèles complets animaux et humains, appelés blastoïdes. Certains modèles partiels de souris ont progressé jusqu'à un début de formation du cœur et du cerveau, bien qu'encore imparfaits et inefficaces.
Une réflexion éthique indispensable
Face à l'enthousiasme médiatique, certains observateurs craignent des effets d'annonce susceptibles d'obscurcir une réflexion éthique complexe. Ces travaux présentent pourtant un intérêt considérable pour mieux comprendre les premiers jours d'un embryon, une période dont les mécanismes restent mystérieux. "On essaye actuellement d'envoyer des hommes sur Mars mais, de façon assez étrange, nous ne savons pas comment la vie humaine se forme. Avec ces recherches, nous avons une opportunité incroyable de découvrir d'où l'on vient", affirme Nicolas Rivron, qui a développé des blastoïdes de souris en 2018 et humain en 2021, reproduisant le stade blastocyste, juste avant l'implantation dans l'utérus maternel.
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Ces travaux récents montrent que "les modèles d'embryons humains deviennent plus sophistiqués et plus proches de ce qu'il peut arriver durant un développement normal", a déclaré Darius Widera, un expert en biologie cellulaire.
Les limites actuelles et les perspectives d'avenir
Ira-t-on jusqu'à la création d'humanoïdes en laboratoire ? Pour l'heure, aucune équipe n'a jamais réussi à faire se développer un blastoïde réintroduit dans une souris ou un singe. Un début de grossesse a certes lieu, mais elle s'arrête moins d'une semaine après l'implantation. "Scientifiquement on en est encore très loin, tempère Nicolas Rivron. Et puis quand bien même, je n'y crois pas. Le seul mode de reproduction légal est par la fusion d'un ovocyte et d'un sperme, et cela ne changera pas". "Nous ne souhaitons pas créer la vie de cette manière mais simplement l'observer à ses prémices", confirme Magdalena Zernicka-Goetz.
Bien que cela relève de la science-fiction pour le moment, il est important de réfléchir à de telles probabilités, aussi faibles soient-elles. "C'est un âge d'or pour répondre à de nombreuses questions fondamentales et médicales. Ne ratons pas l'occasion, avertit Nicolas Rivron.
Les enjeux de la recherche sur les embryons
Il est essentiel de rappeler que ces manipulations n'ont pas pour but de créer de nouveaux êtres humains, mais de mieux comprendre les premiers stades de développement de l'embryon. Jusqu'à récemment, nos connaissances sur l'embryogenèse des mammifères, en particulier celle de l'humain, étaient limitées car il s'agit d'un processus caché. L'embryon est niché au fond de l'utérus et, 15 jours après la fécondation, cet amas de cellules mesure moins d'un millimètre de large.
La distinction entre embryons et modèles est cruciale, car le modèle tente seulement d'y ressembler. De plus, bien que ces modèles soient créés sans spermatozoïde ni ovule, ils ne sont pas synthétiques pour autant, puisqu'on les crée à partir de cellules souches.
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Les deux méthodes de création de modèles d'embryons
Nicolas Rivron explique qu'il existe deux méthodes pour créer des modèles d'embryons :
- Cellules souches embryonnaires : Ces cellules sont cultivées en laboratoire depuis des décennies et ont été isolées à partir d'embryons humains donnés par des couples ayant terminé leur programme de FIV. Ces embryons peuvent être mis en culture pour isoler et multiplier les cellules souches embryonnaires.
- Cellules induites (IPS) : Shinya Yamanaka a démontré qu'il est possible de reprogrammer n'importe quelle cellule du corps humain adulte en la manipulant génétiquement et en surexprimant quatre gènes, la rendant très similaire à une cellule embryonnaire humaine.
C'est cette deuxième méthode, utilisant des cellules souches induites (IPS), qui a été utilisée pour obtenir un modèle ressemblant à un embryon de 14 jours.
Un modèle embryonnaire de 14 jours : un record
Le but n'est pas d'avoir une seule façon de faire des modèles d'embryons, mais plusieurs. Chaque équipe a sa propre technique, permettant de former des modèles légèrement différents, avec des structures plus ou moins complètes. La nouveauté réside dans la durée de développement de ce modèle embryonnaire, 14 jours, ce qui constitue un record. Il s'agit d'une limite éthique et juridique pour les embryons "réels", qui ne peuvent pas être cultivés en laboratoire au-delà de 14 jours (17 jours maximum dans certains pays). Cette limite ne s'applique pas aux modèles embryonnaires, ce qui offre une opportunité d'étudier cette étape cruciale pour comprendre comment les embryons se forment et pourquoi rares sont ceux qui perdurent chez l'humain.
Nicolas Rivron souligne que "ce moment d'embryogenèse chez l'humain est extrêmement fragile. Sur 100 embryons humains fertilisés, il y en a à peu près 50 qui vont former un fœtus. Et parmi les 50 qui, naturellement, ne vont pas se développer, il y en a 35 qui vont arrêter de se développer entre le jour 7 et le jour 30 à peu près. C'est très, très tôt dans l'embryogenèse. À ce moment-là, on sait à peine que l'on est enceinte et donc il y a extrêmement de difficultés à étudier toute cette période. Et cette fragilité est relativement propre à l'humain. Si on regarde nos cousins les plus proches, à savoir les primates non-humains, les chimpanzés, etc., eux, ils ont une embryogenèse qui est très, très efficace, autour de 95 %. C'est-à-dire que 95 % des œufs fertilisés donnent un bébé à la fin." Cette particularité a probablement été sélectionnée au cours de l'évolution pour des raisons encore inconnues, mais liées au fait que chez l'humain, la grossesse est coûteuse et risquée.
Des perspectives pour la recherche et la médecine
Cette découverte constitue un espoir majeur pour la recherche, permettant de comprendre les premières phases du développement humain. L'objectif est d'accroître les possibilités scientifiques pour comprendre le fonctionnement des embryons, dont l'étude est extrêmement limitée et encadrée. Jusqu'ici, il était impossible d'effectuer des recherches sur un embryon humain une fois implanté dans le ventre de la mère ou au-delà de 14 jours après la fécondation, pour des raisons éthiques.
Ainsi, cela permet l'ouverture "expérimentale de fenêtres précédemment inaccessibles du développement humain", insiste le communiqué de presse de la revue Nature. Pour ce faire, les chercheurs ont eu recours à des cellules souches de souris, capables de se transformer en différents types de cellules dans le corps. En mélangeant deux types de cellules souches en laboratoire, les scientifiques sont parvenus à obtenir une structure proche du blastocyste, l'un des premiers stades de développement de l'embryon.
La création d'ovules fonctionnels à partir de cellules de peau humaine
Des chercheurs américains ont réussi, pour la première fois au monde, à créer des ovules fonctionnels à partir de cellules de peau humaine. Cette avancée pourrait ouvrir une nouvelle piste pour le traitement de l'infertilité. Une équipe de l'Oregon Health & Science University a réussi à générer des embryons en fécondant des ovocytes fonctionnels (cellules reproductrices féminines) créés à partir de cellules cutanées humaines.
Le procédé consiste à retirer le noyau d'une cellule de la peau d'une femme et à l'insérer dans un ovocyte dont le noyau a été retiré. Une fois l'ovocyte créé, il est fécondé par un spermatozoïde. Cependant, comme toutes les cellules non reproductives, l'ovocyte créé à partir de cellules de la peau possède 46 chromosomes. La fécondation est possible si la cellule reproductrice compte 23 chromosomes, auxquels s'ajouteront les 23 autres du spermatozoïde. Les chercheurs en ont donc retiré la moitié, via une technique qu'ils ont baptisée "mitoméiose".
À partir de cette étape, la fertilisation a été possible. Sur les 82 candidats ovules, une petite dizaine se sont développés en embryons de quelques jours, un stade théoriquement suffisant pour les implanter chez une patiente lors d'une fécondation in vitro.
Un progrès majeur pour lutter contre l'infertilité
Cette technologie fait partie d'un domaine en pleine croissance visant à produire des spermatozoïdes et des ovules en dehors du corps, connu sous le nom de gamétogenèse in vitro. Elle représente un progrès notable qui pourrait offrir des solutions pour les femmes âgées qui n'ont plus d'ovules viables, les hommes qui ne produisent pas suffisamment de spermatozoïdes ou des personnes dont le traitement contre le cancer les a rendues infertiles.
Ce progrès inédit pourrait également redéfinir les règles de la paternité. Paula Amato affirme que "cela permettrait aussi à des couples du même sexe d'avoir un enfant apparenté génétiquement aux deux partenaires". Dans le cas d'un couple homosexuel masculin, la peau de l'un pourrait servir à fabriquer un ovule qui ensuite, se ferait féconder par le sperme de l'autre.
Néanmoins, la technique est encore loin d'être parfaite, avec un taux de réussite de seulement 9%. De plus, la plupart des débuts d'embryons obtenus présentaient des anomalies chromosomiques. Paula Amato estime qu'il faudra au moins une dizaine d'années pour que ses recherches profitent éventuellement à des patientes infertiles. La perspective d'une application clinique reste donc encore lointaine.
Des questions éthiques soulevées
Même s'il ne s'agit encore que d'une expérience, ces recherches suscitent d'importants questionnements éthiques. En France, l'Agence de la biomédecine fait part de ses interrogations sur le cadre à mettre en place. Elle est "susceptible de modifier, en profondeur, la dynamique de formation des familles, les normes sociales autour de la reproduction et les liens génétiques qui les sous-tendent", estime cette agence publique.
Les objectifs de la recherche sur les modèles d'embryons
L'objectif est d'intensifier les recherches sur les premiers moments de la vie humaine, encore mal compris par les scientifiques, sans recourir aux embryons humains, ce qui pose des problèmes juridiques, éthiques et techniques. "C'est une boîte noire, et ce n'est pas un cliché: nos connaissances sont très limitées", a ajouté le professeur Jacob Hanna.
Plus précisément, cela servirait à se pencher sur les maladies héréditaires, génétiques, de lutter contre les fausses-couches, d'améliorer les taux de réussite de la fécondation in-vitro ou encore de vérifier la compatibilité de médicaments avec la grossesse. Cette étude aurait déjà permis de savoir par exemple que certaines parties de l'embryon ne se forment pas si les premières cellules du placenta ne l'entourent pas.
Les limites des modèles d'embryons
Bien que cette avancée scientifique vise à surpasser un problème éthique, elle soulève une autre question : serait-il possible de parvenir à une grossesse avec ces modèles d'embryons ? La réponse est non. "Ce modèle d'embryon ne pourrait pas se développer s'il était transféré dans un utérus, parce qu'il contourne l'étape nécessaire pour s'attacher à la paroi de l'utérus", a affirmé le Dr Peter Rugg-Gunn.
La nécessité d'une évaluation éthique approfondie
Ces travaux, et d'autres études similaires, "soulèvent d'importantes considérations éthiques" et font l'objet "d'évaluation et de discussions approfondies" sur la scène internationale. Il est crucial de poser les bonnes questions et de réguler ce champ de recherches, car elles "soulèvent des considérations éthiques importantes". Il y a un besoin de discuter pour réguler ce champ de recherche, car ce n'est pas clair, d'autant plus que la législation varie d'un pays à l'autre.
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