Rencontrez les embryons artificiels appelés étranges et spectaculaires

Vidéo de la croissance d'embryons synthétiques Université du Michigan, Ann Arbor | Edité par la revue MIT Technology

Les cellules souches ne vivent que quelques jours, logées entre de minuscules piliers à la surface d'un compartiment microfluidique. Pourtant, pendant ce temps, la vidéo en stop motion montre les cellules se multipliant, changeant et s'organisant en sphères creuses.

Ils suivent leur programme ultime : essayer de se transformer en embryon. Et ils font un travail étonnamment bon.

Aujourd'hui, des chercheurs de l'Université du Michigan rapportent qu'ils ont appris à fabriquer efficacement des modèles réalistes d'embryons humains à partir de cellules souches. Ils pensent que cette avancée leur permettra de tester des médicaments contre la fertilité et d'étudier les premières phases de la grossesse, mais cela soulève également de nouvelles questions juridiques et éthiques.

Les embryons artificiels ont été fabriqués en incitant les cellules souches à former spontanément de minuscules structures en forme de boule qui comprennent les débuts d'un sac amniotique et les cellules internes de l'embryon (la partie qui deviendrait les membres, la tête et le reste de leur corps d'une personne ) bien qu'ils manquent de tissus nécessaires pour fabriquer un placenta.

C'est incroyable à quel point cela ressemble à un embryon humain, déclare Alfonso Martinez Arias, un généticien de l'Université de Cambridge qui connaît bien les résultats de la recherche, publiés aujourd'hui dans la revue Nature. Celui-ci est particulièrement spectaculaire.

Pour l'instant, disent les scientifiques, ce ne sont pas de vrais embryons et n'ont pas la capacité de se transformer en une personne. Cependant, alors que des recherches similaires progressent en Europe et en Chine, cela soulève des questions sur la proximité réelle des scientifiques avec la création synthétique d'embryons humains viables dans leurs laboratoires.

Jusqu'à présent, les équipes ont été en mesure d'inciter les cellules souches à récapituler plusieurs étapes clés du parcours de l'embryon, telles que la formation des débuts du tissu nerveux et des spermatozoïdes ou des ovules et la prise de décisions précoces comme ce qui va être la tête d'un animal et ce qui va être la queue (voir 10 Breakthrough Technologies 2018: Artificial Embryos ).

Celles développées par l'équipe du Michigan, dirigée par le bio-ingénieur Jianping Fu et la biologiste Deborah Gumucio, n'ont été autorisées à vivre que quatre jours et n'ont pas tous les types de cellules nécessaires pour être considérées comme un véritable conceptus, car l'embryon d'implantation est connu. , et sont susceptibles de présenter d'autres anomalies et limitations.

Mais les scientifiques pensent qu'il ne faudra peut-être pas longtemps avant qu'ils puissent synthétiser des embryons en laboratoire qui sont presque impossibles à distinguer de ceux créés naturellement. Déjà, la recherche sur les embryons artificiels de souris a progressé au point où les scientifiques les transfèrent à des mères porteuses et essaient de faire des animaux vivants, bien qu'ils n'aient pas encore réussi.

La préoccupation est que si les scientifiques pouvaient créer des embryons humains en laboratoire, quelqu'un pourrait utiliser les systèmes pour générer des personnes génétiquement modifiées, un scénario dystopique similaire aux écloseries centrales décrites dans le roman. Le meilleur des mondes .

En décembre dernier, Martinez Arias a rejoint Fu et plusieurs autres qui ont écrit un éditorial appelant les régulateurs à autoriser la recherche scientifique avec les modèles mais à promulguer une interdiction légale de les utiliser pour tenter de démarrer une grossesse. Nous exhortons les régulateurs à interdire l'utilisation d'entités à base de cellules souches à des fins de reproduction, ont-ils déclaré.

Fu dit que seul quelqu'un de fou essaierait de fabriquer une personne en utilisant un embryon synthétique. Cependant, étant donné les progrès rapides de la science, il considère qu'une interdiction légale est importante. De nombreux scientifiques essaient de repousser les limites et les gens franchissent les limites. Si vous laissez les scientifiques s'autoréguler, c'est ainsi que les bébés génétiquement modifiés se sont produits. Je ne fais pas confiance à l'autorégulation, dit Fu.

Voici comment ils ont fait

On sait que les cellules souches laissées dans une boîte se transformeront spontanément en muscle cardiaque et commenceront à battre. De plus, il existe des organoïdes cérébraux ressemblant à des gouttes qui émettent des ondes électriques et des mini-intestins qui peuvent être utilisés pour tester si les médicaments fonctionnent.

La nouvelle recherche va plus loin, imitant efficacement les premiers jours de développement d'un embryon. Selon le rapport, l'équipe de Fu a placé des cellules souches individuelles dans de minuscules fentes sur une puce microfluidique, puis a fourni des signaux chimiques qui les ont aidés à commencer à se diviser et à prendre la forme d'un embryon.

L'équipe du Michigan, dont les résultats préliminaires ont fait la une des journaux en 2017, affirme maintenant qu'elle peut faire en sorte que les cellules souches se transforment en structures ressemblant à des embryons plus de 90 % du temps, et qu'elle en a fabriqué des centaines.

Il s'agit de la nouvelle norme de contrôlabilité, ce qui en fait une plate-forme expérimentale, explique Fu. Chaque canal comporte de nombreuses chambres et chacune peut piéger une petite boule de cellules souches pluripotentes. Les produits chimiques n'atteignent qu'un côté de la balle, de sorte que le moment et l'endroit où les cellules souches sont stimulées sont très contrôlés.

Pour les biologistes du développement, ceux qui étudient la formation des corps, les systèmes qui modélisent l'embryon humain suscitent une vive excitation. Fu dit que des équipes au Japon et au Royaume-Uni utilisent déjà le dispositif microfluidique du Michigan pour étudier comment certaines cellules de l'embryon sont désignées comme futurs spermatozoïdes ou ovules. S'ils peuvent déterminer cela, cela pourrait conduire à des moyens de fabriquer des cellules reproductrices pour les personnes qui en manquent.

Confusion de financement

Le développement rapide des modèles d'embryons pose un défi aux National Institutes of Health, qui ne sont pas sûrs de pouvoir financer ce type de recherche en raison d'une loi qui leur interdit de financer des expériences impliquant des embryons humains. Cette loi, l'amendement Dickey-Wicker, est écrite pour dire que tout organisme humain fabriqué à partir de cellules compterait comme un embryon.

Parce qu'il n'est pas évident de savoir ce qui est considéré comme un organisme - ce terme signifie une forme de vie, mais n'est pas défini dans la loi - l'agence a commencé à transmettre les demandes de subvention de chercheurs comme Fu à un comité directeur spécial de recherche sur l'embryon humain composé de fonctionnaires de l'agence qui déterminera s'ils enfreindraient la loi.

Nous n'avons pas de politique de financement, mais nous devons juger chaque subvention qui soulève des inquiétudes, explique Carrie Wolinetz, directrice associée de la politique scientifique au NIH. Ils peuvent dire que [cela] pose un trop grand risque juridique. Elle convient que la question est de savoir si des entités ressemblant à des embryons telles que celles que Fu est en train de créer pourraient constituer un organisme ou non, ajoutant qu'il s'agit d'un domaine de recherche et de science en évolution très rapide et que nous voulons le comprendre.

Pour ce faire, le NIH participe à un atelier d'une journée , prévu pour le début de l'année prochaine aux National Academies, à Washington. Les objectifs de l'atelier consistent à tenter d'identifier les différences entre les systèmes de modèles d'embryons de mammifères et les embryons de mammifères authentiques. De plus, la Société internationale pour la recherche sur les cellules souches, une organisation scientifique représentant les biologistes des cellules souches, dit qu'elle se penchera sur les modèles de laboratoire lors de la révision de ses lignes directrices pour les scientifiques.

La politique ne peut pas suivre

La confusion du financement, disent les scientifiques, a été aggravée par les récents changements de politique fédérale qui limitent les fonds pour la recherche impliquant des avortements. En juin, le ministère de la Santé et des Services sociaux dit que ça finirait toutes les recherches gouvernementales utilisant des tissus fœtaux provenant d'avortements électifs. Il peut toujours financer des scientifiques universitaires, mais seulement après un examen éthique impliqué.

Dans le cadre de la répression, qui est principalement attribuée à la politique de l'avortement, le HHS a déclaré qu'il s'efforcerait de garantir que les alternatives au tissu fœtal soient financées et accélérées et a indiqué qu'il donnerait la priorité aux modèles qui imitent les embryons. Cependant, lorsqu'une branche du NIH a émis invitations à demander de l'argent pour développer des alternatives aux tissus fœtaux cette année, la sollicitation excluait spécifiquement les systèmes de modèles d'embryons humains fabriqués à partir de cellules souches.

Les scientifiques disent que de telles contradictions montrent que le financement est influencé par la politique. C'est bizarre - les organoïdes cérébraux vont bien, mais les trucs vaguement embryonnaires ne le sont pas, a déclaré un chercheur, qui voulait parler officieusement parce qu'il avait des subventions en attente.

Cette semaine, en un rapport séparé , une équipe de l'Université Rockefeller a décrit comment ils avaient imité des groupes de cellules dont l'organisation est similaire à la formation précoce du cerveau, du système nerveux et de la peau d'un embryon d'un mois. À ce stade, un embryon humain est une minuscule structure ressemblant à une crevette avec de minuscules bourgeons de membres.

Les chercheurs Rockefeller, dirigés par Eric Siggia et Ali Brivanlou, appellent leurs structures neuruloïdes. Ils disent qu'en raison de la difficulté d'obtenir ou d'étudier de vrais embryons humains à ce stade précoce, ils jugent leur technologie comme la seule solution pratique. Ils ont formé une start-up, Rumi Scientific, qui prévoit de cribler des médicaments sur les neuruloïdes pour des conditions telles que la maladie de Huntington.

Siggia appelle les positions changeantes du gouvernement un signe de son état actuel de confusion alors qu'il tente de comprendre ce qui est un embryon et ce qui ne l'est pas. Mais il dit que ses recherches ne sont pas affectées : Nous ne sommes pas ralentis par tout cela. Nous n'utilisons que des fonds privés.

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