Des scientifiques cultivent des embryons de souris dans un utérus mécanique

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Les embryons de souris semblaient parfaitement normaux. Tous leurs organes se développaient comme prévu, ainsi que leurs membres et leurs systèmes circulatoire et nerveux. Leurs minuscules cœurs battaient à un rythme normal de 170 battements par minute.

Mais ces embryons ne poussaient pas chez une souris mère. Ils ont été développés à l’intérieur d’un utérus artificiel, la première fois qu’un tel exploit a été accompli, ont rapporté des scientifiques mercredi.

Les expériences, menées à l’Institut Weizmann des sciences en Israël, visaient à aider les scientifiques à comprendre comment les mammifères se développent et comment les mutations génétiques, les nutriments et les conditions environnementales peuvent affecter le fœtus. Mais le travail peut un jour soulever des questions profondes sur la question de savoir si d’autres animaux, même des humains, devraient ou pourraient être élevés en dehors d’un ventre vivant.

Dans une étude publiée dans la revue Nature, le Dr Jacob Hanna a décrit le retrait d’embryons de l’utérus de souris à cinq jours de gestation et leur croissance pendant six jours de plus dans des utérus artificiels.

À ce stade, les embryons étaient à peu près à la moitié de leur développement; la gestation complète dure environ 20 jours. Un humain à ce stade de développement s’appellerait un fœtus. À ce jour, le Dr Hanna et ses collègues ont cultivé plus de 1 000 embryons de cette manière.

«C’est vraiment une réalisation remarquable», a déclaré Paul Tesar, biologiste du développement à la Case Western Reserve University School of Medicine.

Alexander Meissner, directeur de la régulation du génome à l’Institut Max Planck de génétique moléculaire à Berlin, a déclaré qu ‘«aller aussi loin est incroyable» et que l’étude était «une étape majeure».

Mais la recherche a déjà progressé au-delà de ce que les enquêteurs ont décrit dans l’article. Dans une interview, le Dr Hanna a déclaré que lui et ses collègues avaient prélevé des œufs fécondés des oviductes de souris femelles juste après la fécondation – au jour 0 du développement – et les avaient cultivés dans l’utérus artificiel pendant 11 jours.

Jusqu’à présent, les chercheurs pouvaient féconder des œufs de mammifères en laboratoire et les cultiver pendant une courte période. Les embryons avaient besoin d’un utérus vivant. «Les mammifères placentaires se développent enfermés dans l’utérus», a déclaré le Dr Tesar.

Cela a empêché les scientifiques de répondre à des questions fondamentales sur les premiers stades de développement.

«Le Saint Graal de la biologie du développement est de comprendre comment une seule cellule, un œuf fécondé, peut fabriquer tous les types de cellules spécifiques du corps humain et devenir 40 billions de cellules», a déclaré le Dr Tesar. «Depuis la nuit des temps, les chercheurs tentent de développer des moyens de répondre à cette question.»

La seule façon d’étudier le développement des tissus et des organes était de se tourner vers des espèces comme les vers, les grenouilles et les mouches qui n’ont pas besoin d’utérus, ou de prélever des embryons de l’utérus d’animaux de laboratoire à des moments variables, offrant des aperçus du développement ressemblant davantage à des instantanés. que la vidéo.

Ce qu’il fallait, c’était un moyen de pénétrer dans l’utérus, d’observer et d’ajuster le développement des mammifères au fur et à mesure. Pour le Dr Hanna, cela signifiait développer un utérus artificiel.

Il a passé sept ans à développer un système en deux parties comprenant des incubateurs, des nutriments et un système de ventilation. Les embryons de souris sont placés dans des flacons en verre à l’intérieur des incubateurs, où ils flottent dans un liquide nutritif spécial.

Les flacons sont attachés à une roue qui tourne lentement pour que les embryons ne se fixent pas au mur, où ils se déformeraient et mourraient. Les incubateurs sont connectés à une machine de ventilation qui fournit de l’oxygène et du dioxyde de carbone aux embryons, contrôlant la concentration de ces gaz, ainsi que la pression et le débit du gaz.

Au jour 11 du développement – plus de la moitié d’une grossesse chez la souris – le Dr Hanna et ses collègues ont examiné les embryons, uniquement la taille des pépins de pomme, et les ont comparés à ceux se développant dans l’utérus de souris vivantes. Les embryons de laboratoire étaient identiques, ont découvert les scientifiques.

À ce moment-là, cependant, les embryons cultivés en laboratoire étaient devenus trop gros pour survivre sans approvisionnement en sang. Ils avaient un placenta et un sac vitellin, mais la solution nutritive qui les nourrissait par diffusion n’était plus suffisante.

Le prochain objectif est de surmonter cet obstacle, a déclaré le Dr Hanna dans une interview. Il envisage d’utiliser une solution nutritive enrichie ou un approvisionnement en sang artificiel qui se connecte aux placentas des embryons.

En attendant, des expériences vous attendent. La capacité de garder les embryons vivants et de se développer à mi-chemin de la grossesse «est une mine d’or pour nous», a déclaré le Dr Hanna.

L’utérus artificiel peut permettre aux chercheurs d’en savoir plus sur les raisons pour lesquelles les grossesses se terminent par des fausses couches ou pourquoi les ovules fécondés ne parviennent pas à s’implanter. Cela ouvre une nouvelle fenêtre sur la manière dont les mutations ou les délétions génétiques affectent le développement du fœtus. Les chercheurs peuvent être en mesure de voir des cellules individuelles migrer vers leurs destinations ultimes.

Le travail est «une percée», a déclaré Magdalena Zernicka-Goetz, professeur de biologie et de génie biologique à Caltech. Il «ouvre la porte à une nouvelle ère d’étude du développement dans le modèle expérimental de la souris».

Un développement récent offre une autre opportunité. Les chercheurs ont directement créé des embryons de souris à partir de fibroblastes de souris – des cellules du tissu conjonctif – faisant des embryons précoces sans commencer par un œuf fécondé.

Combinez ce développement avec les travaux du Dr Hanna, et «maintenant, vous n’avez plus besoin de souris pour étudier le développement des embryons de souris», a déclaré le Dr Meissner. Les scientifiques peuvent être en mesure de fabriquer tous les embryons dont ils ont besoin à partir de tissu conjonctif.

Si les scientifiques pouvaient fabriquer des embryons sans féconder d’œufs et pouvaient étudier leur développement sans utérus, le Dr Meissner a déclaré: «vous pouvez échapper à la destruction des embryons». Il ne serait pas nécessaire de fertiliser des œufs de souris uniquement pour les détruire au cours de l’étude.

Mais le travail pourrait éventuellement s’étendre au-delà des souris. Deux autres articles publiés dans Nature mercredi rapportent des tentatives qui se rapprochent de la création d’embryons humains précoces de cette manière. Bien sûr, a déclaré le Dr Meissner, la création d’embryons humains est dans des années – si elle est autorisée du tout. Pour l’instant, les scientifiques s’abstiennent généralement d’étudier les embryons humains au-delà de 14 jours de fécondation.

À l’avenir, a déclaré le Dr Tesar, “il n’est pas déraisonnable que nous puissions avoir la capacité de développer un embryon humain de la fécondation à la naissance entièrement en dehors de l’utérus.”

Bien sûr, même la suggestion de ce scénario de science-fiction en horrifiera beaucoup. Mais c’est le début, sans aucune assurance que les fœtus humains puissent se développer entièrement en dehors de l’utérus.

Même en supposant qu’ils le pourraient, le Dr Tesar a noté, «si cela est approprié est une question pour les éthiciens, les régulateurs et la société.

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