John Timmer
– 20 mars 2021 15h49 UTC

Les embryons commencent comme une seule cellule et doivent passer de là à un tableau compliqué de plusieurs tissus Pour les organismes comme les insectes ou les grenouilles, ce processus est assez facile à étudier, car le développement a lieu dans un œuf déposé dans l’environnement peu de temps après la fécondation. Mais pour les mammifères, où tout le développement a lieu à l’intérieur de l’appareil reproducteur, comprendre les premiers stades de développement est un défi de taille Réaliser des expériences sur un embryon en développement est extrêmement difficile, et effectivement impossible à certains stades

Cette semaine, cependant, des progrès ont été réalisés avec les embryons humains et de souris Du côté humain, les chercheurs ont utilisé des cellules souches induites pour créer des corps ressemblant à des embryons qui effectuent la première étape clé du développement, les rattrapant là où la recherche sur la souris est depuis des décennies Du côté de la souris, cependant, une équipe de recherche a fait sortir des embryons de souris pendant près d’une semaine en dehors de l’utérus. Bien que cela ouvre un monde d’expériences qui n’avaient pas été possibles auparavant, les exigences pour le faire fonctionner signifient qu’il est peu probable qu’il soit largement adopté.

Le travail de la souris était techniquement un peu plus intéressant, nous y reviendrons donc en premier L’une des étapes les plus critiques du développement des vertébrés s’appelle la gastrulation Le processus prend certaines cellules qui ont été mises de côté au début de l’embryon et les convertit en trois couches critiques qui forment l’embryon: la peau et les nerfs, la muqueuse de l’intestin et tout le reste.

La gastrulation a lieu entre six et sept jours après la fécondation, et de nombreux événements clés du développement ont lieu peu de temps après: la formation des cellules nerveuses et leur organisation, le développement des structures ordonnées qui forment les vertèbres, etc. Mais, étant donné la taille de l’embryon à ce moment et son emplacement dans l’utérus, le processus de gastrulation est essentiellement invisible

Une grande équipe basée en Israël a décidé de trouver comment changer cela Ils ont d’abord commencé avec des embryons qui avaient déjà passé les étapes critiques de la gastrulation et ont trouvé comment les faire survivre. C’était pas simple Pour commencer, les embryons devaient être incubés dans une bouteille qui tournait constamment afin de s’assurer que tous les nutriments et l’oxygène autour de l’embryon étaient bien mélangés, au lieu de permettre aux besoins énergétiques de l’embryon de créer une «zone morte» locale autour de lui.

Les niveaux d’oxygène devaient être contrôlés via un système d’alimentation en gaz interne personnalisé qui augmentait la pression au fil du temps afin de forcer plus d’oxygène dans la solution Et du glucose frais devait également être régulièrement infusé dans le milieu liquide

À propos de ce milieu liquide Environ un quart de celui-ci était quelque chose que vous pouviez acheter dans un catalogue standard d’approvisionnement biotechnologique Le reste était beaucoup plus difficile à venir acheter La moitié était du sérum obtenu à partir de sang de rat Et un quart était du sérum obtenu à partir de sang de cordon ombilical humain Aucun de ces éléments n’est particulièrement facile à trouver Ils ont testé, et vous avez vraiment besoin du sang humain; le sang de rat seul n’était pas aussi bon (À quelle fréquence dois-je écrire une phrase comme celle-là?)

En tout cas, c’était suffisant pour faire passer les embryons pendant quatre jours de développement Cela les a amenés de trois couches de cellules non spécialisées à un endroit où la moelle épinière avait commencé à se former et les membres ont commencé à bourgeonner du côté de l’embryon. Cela, en termes de développement, comprend un grand nombre d’événements importants que nous sommes très intéressés à étudier

Mais, à ce stade, le système circulatoire en croissance des embryons aurait dû s’intégrer au placenta, garantissant ainsi que l’embryon entier était bien alimenté en nutriments et en oxygène. Les embryons sont morts d’une manière qui suggérait un manque d’oxygène

Bien qu’il s’agisse d’un accomplissement, tout cela se produit après la gastrulation Les chercheurs ont donc reculé un peu plus en isolant les embryons entre quatre et cinq jours après la fécondation. Le même milieu fonctionnait, mais ici, les embryons n’avaient pas besoin d’être dans un flacon rotatif pour survivre Les deux incubations pourraient être combinées, prenant essentiellement les embryons pendant une semaine entière de développement en dehors de l’utérus

De plus, l’équipe a montré qu’elle pouvait effectuer diverses manipulations sur les embryons pendant cette période de culture Cela comprenait l’insertion d’ADN dans leurs cellules (en utilisant soit un virus ou des courants électriques), ou l’ajout de cellules souches pour voir comment elles se développent. Donc, pour quiconque souhaite obtenir suffisamment de sang de rat et de sang ombilical pour que tout cela fonctionne, il existe de nombreuses recherches en biologie du développement qui peuvent maintenant être effectuées sur des embryons de souris.

La seule chose qui n’est pas manifestement accessible grâce à ce travail est le processus de développement le plus précoce, dans lequel une cavité s’ouvre dans la boule de cellules d’apparence uniforme formée par les premières divisions cellulaires de l’œuf fécondé. Cela crée les premières populations de cellules quelque peu spécialisées dans l’embryon (à la fois celles de l’extérieur et un patch de cellules à l’intérieur de la cavité) La structure résultante s’appelle un blastocyste

Pour les souris, nous avons pu prendre un ovule fécondé et le cultiver en blastocyste en culture pendant des années Mais cela n’a pas été fait avec des cellules humaines Et, dans une certaine mesure, ce n’est toujours pas le cas Au lieu de cela, deux laboratoires différents ont commencé avec des cellules souches, soit des cellules souches embryonnaires, soit des cellules souches induites à partir de tissus adultes. Contrairement au travail de la souris, faire en sorte que l’embryon aille aussi loin pourrait être fait avec des ingrédients du commerce dans les milieux dans lesquels les cellules ont été cultivées.

Cela ouvre les premières étapes du développement humain à l’étude Mais, bien que la formation du blastocyste soit intéressante, il se passe beaucoup plus aux stades ultérieurs du développement Et ici, les préoccupations éthiques sont susceptibles de limiter jusqu’où nous serons disposés à mettre des tissus humains en culture.

Ce qui est intéressant ici, c’est que nous pouvons déjà amener des embryons de souris à se développer en blastocystes, et maintenant nous pouvons bien prendre les blastocystes au cours de leur développement. Il semble donc probable que nous puissions probablement connecter les deux processus avec un peu de travail Cela suffirait pour passer de la fécondation aux deux tiers environ du chemin de la naissance C’est assez impressionnant

Mais à ce stade, l’embryon devient très tridimensionnel, et l’approvisionnement en oxygène et en nutriments de toutes les cellules nécessite vraiment un approvisionnement en sang fonctionnel, branché sur une source pour tous les besoins des embryons. Et on ne sait pas exactement comment nous pourrions remplacer le placenta, qui héberge un échange très élaboré et spécialisé entre les flux sanguins fœtal et maternel. En termes pratiques, cependant, ces résultats signifient que toute une gamme d’expériences sont désormais possibles chez la souris, à condition que vous soyez prêt à saigner suffisamment de rats.

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Source: https://arstechnica.com/science/2021/03/mouse-embryos-grow-for-days-in-culture-but-the-requirements-are-a-bit-nuts/

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