Pendant ce temps, l’équipe de Hanna en Israël développait des modèles d’embryons de souris de la même manière, comme ils l’ont décrit dans un article de Cell qui a été publié peu de temps avant l’article du groupe de Zernicka-Goetz. Les modèles de Hanna étaient également fabriqués uniquement à partir de cellules souches embryonnaires, dont certaines avaient été génétiquement persuadées de devenir des cellules TSC et XEN. “L’embryon entier rempli d’organes synthétiques, y compris les membranes extra-embryonnaires, peut être généré en commençant uniquement par des cellules souches pluripotentes naïves”, a déclaré Hanna.
Les modèles d’embryons d’Hanna, comme ceux fabriqués par Zernicka-Goetz, sont passés par tous les premiers stades de développement attendus. Après 8,5 jours, ils avaient une forme corporelle grossière, avec une tête, des bourgeons des membres, un cœur et d’autres organes. Leurs corps étaient attachés à un pseudo-placenta fait de SST par une colonne de cellules comme un cordon ombilical.
“Ces modèles d’embryons récapitulent très bien l’embryogenèse naturelle”, a déclaré Zernicka-Goetz. Les principales différences peuvent être les conséquences d’une formation incorrecte du placenta, car il ne peut pas entrer en contact avec un utérus. Les signaux imparfaits du placenta défectueux peuvent nuire à la croissance saine de certaines structures tissulaires embryonnaires.
Sans un meilleur substitut au placenta, “il reste à voir dans quelle mesure ces structures vont se développer”, a-t-elle déclaré. C’est pourquoi elle pense que le prochain grand défi sera de faire passer les modèles d’embryons à un stade de développement qui nécessite normalement un placenta comme interface pour les systèmes sanguins circulants de la mère et du fœtus. Personne n’a encore trouvé le moyen de le faire in vitro, mais elle dit que son groupe y travaille.
Hanna a reconnu qu’il était surpris de voir à quel point les modèles d’embryons continuaient à se développer au-delà de la gastrulation. Mais il a ajouté qu’après avoir travaillé là-dessus pendant 12 ans, “vous êtes excité et surpris à chaque étape, mais en un ou deux jours, vous vous y habituez et le prenez pour acquis, et vous vous concentrez sur le prochain objectif”.
Jun Wu, biologiste des cellules souches au Southwestern Medical Center de l’Université du Texas à Dallas, a également été surpris que les modèles d’embryons fabriqués à partir de cellules souches embryonnaires seules puissent aller si loin. “Le fait qu’ils puissent former des structures ressemblant à des embryons avec une organogenèse précoce claire suggère que nous pouvons obtenir des tissus apparemment fonctionnels ex utero, purement basés sur des cellules souches”, a-t-il déclaré.
De plus, il s’avère que les modèles d’embryons n’ont pas besoin d’être cultivés à partir de cellules souches embryonnaires littérales, c’est-à-dire de cellules souches récoltées à partir d’embryons réels. Ils peuvent également être cultivés à partir de cellules matures prélevées sur vous ou sur moi et régresser vers un état semblable à celui des cellules souches. La possibilité d’un tel “rajeunissement” des types de cellules matures était la découverte révolutionnaire du biologiste japonais Shinya Yamanaka, qui lui a valu une part du prix Nobel 2012 de physiologie ou médecine. Ces cellules reprogrammées sont appelées cellules souches pluripotentes induites, et elles sont fabriquées en injectant dans des cellules matures (telles que des cellules cutanées) quelques-uns des gènes clés actifs dans les cellules souches embryonnaires.
Jusqu’à présent, les cellules souches pluripotentes induites semblent capables de faire à peu près tout ce que les vraies cellules souches embryonnaires peuvent faire, y compris la croissance en structures ressemblant à des embryons in vitro. Et ce succès semble rompre le dernier lien essentiel entre les modèles d’embryons et les vrais embryons : vous n’avez pas besoin d’embryon pour les fabriquer, ce qui les place largement en dehors des réglementations existantes.
Cultiver des organes en laboratoire
Même si les modèles d’embryons présentent une similitude sans précédent avec les vrais embryons, ils présentent encore de nombreuses lacunes. Nicolas Rivron, biologiste des cellules souches et embryologiste à l’Institut de biotechnologie moléculaire de Vienne, reconnaît que “les modèles d’embryons sont rudimentaires, imparfaits, inefficaces et n’ont pas la capacité de donner naissance à un organisme vivant”.
Le taux d’échec des modèles d’embryons en croissance est très élevé : moins de 1 % des amas cellulaires initiaux vont très loin. Des anomalies subtiles, impliquant principalement des tailles d’organes disproportionnées, les étouffent souvent, a déclaré Hanna. Wu pense que davantage de travail est nécessaire pour comprendre à la fois les similitudes avec les embryons normaux et les différences qui peuvent expliquer pourquoi les modèles d’embryons de souris n’ont pas pu se développer au-delà de 8,5 jours.
