Pour la première fois, des chercheurs ont développé un modèle d’embryon humain à partir de cellules souches. Si ce modèle n’est pas voué à devenir un fœtus viable, il pourra à terme servir pour comprendre les causes des malformations et des maladies congénitales humaines.

C’est une grande avancée dans le domaine de la génétique qui pourrait nous en apprendre beaucoup sur les premières étapes du développement humain.

Pour la première fois, des scientifiques de l’université de Cambridge, en collaboration avec l'Institut Hubrecht aux Pays-Bas, viennent de mettre au point en laboratoire un nouveau modèle d’embryon humain en utilisant des cellules souches embryonnaires humaines. Leurs travaux viennent d’être publiés dans la revue Nature.

Ce modèle, qui ressemble partiellement à un embryon humain à environ 18-21 jours, devrait permettre aux chercheurs d’observer et de comprendre les causes des malformations et des maladies congénitales humaines puis, à terme, de mettre au point des tests pour les femmes enceintes.

“Notre modèle reproduit une partie du plan d'un humain, explique le professeur Alfonso Martinez-Arias du département de génétique de l'université de Cambridge, qui a dirigé l'étude. Il est passionnant d'observer les processus de développement qui, jusqu'à présent, étaient cachés à la vue — et à l'étude.”

Pas de possible manquement à l’éthique

Dans leur rapport publié jeudi 11 juin dans Nature, les chercheurs décrivent la méthode utilisée sur les cellules souches embryonnaires humaines pour générer un assemblage 3D de cellules. Ce processus, appelé gastrulation, permet la formation de trois couches distinctes de cellules, les gastruloïdes qui, si le développement était mené à son terme, constitueraient les différents tissus du corps humain.

La gastrulation est souvent appelée la période de la “boîte noire” du développement humain, car des restrictions légales empêchent la culture d'embryons humains en laboratoire au-delà du 14^e jour. Or, expliquent les chercheurs, de nombreuses malformations congénitales apparaissent durant cette période, causées notamment par l’alcool, les médicaments, les produits chimiques et les infections. Une meilleure compréhension de la gastrulation humaine pourrait également faire la lumière d’autres problèmes tels que notamment la stérilité, les fausses couches et les troubles génétiques.

Pour créer en laboratoire des gastruloïdes, l’équipe scientifique a assemblé en laboratoire des cellules souches embryonnaires humaines, où elles ont formé des agrégats serrés. Après avoir créé des modèles similaires sur des embryons de souris et de poissons zèbres, c’est la première fois qu’un tel processus est observé sur des embryons humains.

Il s’agit d’ébauches embryonnaires, incapables de se développer en un embryon pleinement formé. Les gastruloïdes ne possèdent en effet ni cellules cérébrales, ni aucun des tissus nécessaires pour une implantation dans l’utérus.

Mieux comprendre les malformations congénitales

En revanche, leur étude a permis de voir qu’à 72 heures de développement, l’expression des gènes a donné naissance à des cellules corporelles importantes comme les muscles thoraciques, les os et le cartilage. Soit un développement équivalent à celui d’un embryon humain âgé de 18 à 21 jours.

“Il s'agit d'un nouveau système modèle extrêmement intéressant, qui nous permettra de révéler et de sonder pour la première fois en laboratoire les processus du développement embryonnaire humain précoce, affirme la docteure Naomi Moris, du département de génétique de l'université de Cambridge, et première autrice du rapport. Notre système est un premier pas vers la modélisation de l'émergence du plan du corps humain, et pourrait s'avérer utile pour étudier ce qui se passe lorsque les choses tournent mal, comme dans les malformations congénitales.”