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Une méthode de cellules souches pour créer des utérus artificiels ?

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1) Cultiver l'endomètre à l'aide de cellules souches (Cela a déjà été fait (Cambridge, 2017))

2) Attachez-y l'embryon et laissez le placenta se développer.

En 2003, il y avait un chercheur à Columbia qui a fait quelque chose comme ça, mais il n'y avait aucune technologie pour créer du tissu endométrial. Elle a utilisé des tissus infertiles donnés, mais les embryons de rat s'y sont attachés et se sont développés, bien que la croissance elle-même ait été retardée. C'est compréhensible puisque l'endomètre a des fonctions sécrétoires spéciales. Alors, quels pourraient être les problèmes avec la méthode que j'ai suggérée?

Beaucoup de nouvelles approches semblent impliquer des placentas artificiels, qui ne sont probablement pas très faciles à créer. Cela ne semble pas non plus être l'approche la plus évidente. Je pense qu'une grande partie du problème est que vous n'obtiendrez pas de financement si vous dites que vous voulez créer un utérus artificiel, en raison des problèmes éthiques impliqués. Vous devez donc montrer un certain lien avec les choses néonatales et, par conséquent, l'approche la plus simple est négligée. Ai-je raison dans cette évaluation?


Dans l'article que vous avez (indirectement) lié, les auteurs décrivent des cultures d'organoïdes. Malgré leur nom fantaisiste et le titre accrocheur de certains articles de presse à leur sujet, les organoïdes sont très loin d'être des mini-organes. Ce sont un groupe de cellules qui se développent dans une structure 3D et elles peuvent ressembler à un organe en termes de type cellulaire et de communication de cellule à cellule, mais c'est à peu près tout. Gardez à l'esprit qu'un organe est vascularisé, les organoïdes ne le sont pas. La vascularisation permet la communication d'organe à organe, comme l'administration d'hormones fabriquées par le cerveau, par exemple. Une telle communication est extrêmement importante pendant le développement de l'embryon, il n'y a pas que l'endomètre qui manque ici. Je ne dis pas qu'il est impossible de fabriquer des utérus artificiels, mais les organoïdes seuls ne suffiront pas.


Un « utérus » artificiel dévoile les secrets du développement précoce de l'embryon

Les travaux pionniers d'un scientifique de premier plan de l'Université de Nottingham ont permis de révéler pour la première fois un processus vital dans le développement de l'embryon de mammifère précoce.

Une équipe dirigée par le professeur de génie tissulaire, Kevin Shakesheff, a créé un nouveau dispositif sous la forme d'un bol en polymère souple qui imite les tissus mous de l'utérus de mammifère dans lequel l'embryon s'implante. La recherche a été publiée dans la revue Nature Communications.

Cette nouvelle méthode de culture en laboratoire a permis aux scientifiques de voir des aspects critiques du développement embryonnaire qui n'avaient jamais été vus de cette manière auparavant. Pour la première fois, il a été possible de faire pousser des embryons en dehors du corps de la mère, en utilisant un modèle murin, juste assez longtemps pour observer en temps réel les processus de croissance au cours d'une étape cruciale entre le quatrième et le huitième jour de développement.

Le professeur Shakesheff a déclaré : « Grâce à nos matériaux et techniques uniques, nous avons pu donner à nos collègues chercheurs une vue inédite du comportement incroyable des cellules à ce stade vital du développement d'un embryon. Nous espérons que ce travail révélera d'autres secrets qui pourraient améliorer les traitements médicaux qui nécessitent la régénération des tissus et ouvrent également davantage d'opportunités pour améliorer la FIV. À l'avenir, nous espérons développer davantage de technologies qui permettront aux biologistes du développement de comprendre comment nos tissus se forment. »

Dans le passé, il n'était possible de cultiver un ovule fécondé que pendant quatre jours car il passe d'une seule cellule à un blastocyste, une boule de 64 cellules comprenant des cellules souches qui formeront le corps et des cellules extra-embryonnaires qui forment le placenta. et contrôler le développement des cellules souches au fur et à mesure que l'embryon se développe. Mais la connaissance des scientifiques des événements au niveau cellulaire après quatre jours, lorsque, pour survivre, le blastocyste doit s'implanter dans l'utérus de la mère, était jusqu'à présent limitée. Les scientifiques ont dû se fier à des clichés pris à partir d'embryons prélevés dans l'utérus vivant à différents stades de développement.

Désormais, grâce au nouvel environnement de culture de l'équipe de l'Université de Nottingham, les scientifiques de l'Université de Cambridge ont pu observer et enregistrer de nouveaux aspects du développement de l'embryon après quatre jours. Plus important encore, ils ont pu voir de première main le processus qui est la première étape de la formation de la tête, impliquant des cellules pionnières se déplaçant sur une grande distance (pour une cellule) à l'intérieur de l'embryon. Ils ont observé des amas de cellules extra-embryonnaires qui signalent l'endroit où la tête de l'embryon devrait se former. Pour suivre ces cellules dans des embryons de souris, ils ont utilisé un gène exprimé uniquement dans cette région de signalisation « tête » marquée par une protéine qui brille.

De cette façon, ils ont pu déterminer que ces cellules proviennent d'une ou deux cellules au stade de blastocyste dont la descendance se regroupe finalement dans une partie spécifique de l'embryon, avant de migrer collectivement vers la position à laquelle elles signalent le développement de la tête. Les cellules qui dirigent cette migration semblent avoir un rôle important à jouer pour diriger les autres et agir en tant que pionnières.

Cette nouvelle percée fait partie d'un effort de recherche majeur à Nottingham pour apprendre comment le développement de l'embryon peut nous apprendre comment réparer le corps adulte. Les travaux sont dirigés par le professeur Kevin Shakesheff avec un financement du Conseil européen de la recherche.

Le professeur Shakesheff a ajouté : « Tout le monde qui lit cet article s'est développé à partir d'une seule cellule. Avec des semaines de formation de l'embryon, tous les principaux tissus et organes sont formés et commencent à fonctionner. Si nous pouvions exploiter cette capacité remarquable du corps humain à s'auto- forme alors nous pourrions concevoir de nouveaux traitements médicaux qui guérissent des maladies qui sont actuellement incurables. Par exemple, les maladies et les défauts du cœur pourraient être inversés si nous pouvions recréer le processus par lequel le muscle cardiaque se forme et se connecte au sang et au système nerveux.

Les travaux du professeur Shakesheff ont été menés en collaboration avec des scientifiques dirigés par le professeur Magdalena Zernicka-Goetz du Gurdon Institute de l'Université de Cambridge.


Une méthode de cellules souches pour créer des utérus artificiels ? - La biologie

Pour la première fois, un embryon de souris créé artificiellement a franchi avec succès une étape critique du développement en laboratoire.

La gastrulation est un processus au cours du développement embryonnaire au cours duquel l'embryon passe d'une couche unique de cellules à trois couches, appelées endoderme, mésoderme et ectoderme. Ce processus est essentiel pour le développement d'un organisme et n'a jamais été démontré auparavant dans un embryon créé artificiellement.

'Nos embryons artificiels ont subi l'événement le plus important de la vie dans la boîte de culture. Ils sont maintenant extrêmement proches de vrais embryons », a déclaré le professeur Magdalena Zernicka-Goetz, qui a dirigé l'étude à l'Université de Cambridge.

Les chercheurs avaient auparavant travaillé sur une structure plus simple d'un embryon de souris composé de deux types de cellules souches et d'un échafaudage en gelée 3D. Dans la nouvelle étude publiée dans Nature Cell Biology, ils ont utilisé les trois types de cellules souches : les cellules souches embryonnaires qui formeront le futur organisme, les cellules trophoblastiques extra-embryonnaires qui forment le placenta et les cellules endodermiques primitives qui se développent dans le sac vitellin pour l'approvisionnement en nutriments. .

'Une bonne gastrulation dans le développement normal n'est possible que si vous avez les trois types de cellules souches. Afin de reconstruire cette danse complexe, nous avons dû ajouter la troisième cellule souche manquante », a déclaré le professeur Zernicka-Goetz. 'En remplaçant la gelée que nous utilisions dans les expériences précédentes par ce troisième type de cellules souches, nous avons pu générer des structures dont le développement a été étonnamment réussi.'

Les embryons qui ont résulté de ces expériences ont subi une gastrulation d'une manière très similaire à de vrais embryons de souris en ce qui concerne le calendrier, l'architecture et l'activité du modèle génétique, conduisant à un affichage des trois couches corporelles de tous les animaux.

Les chercheurs espèrent que ce nouveau modèle sera utile pour étudier le développement embryonnaire humain précoce. La réglementation britannique actuelle n'autorise l'étude des embryons humains que pendant les 14 premiers jours de leur développement, après quoi ils doivent être détruits. Les embryons artificiels utilisant des cellules humaines pourraient éventuellement permettre l'analyse des embryons au-delà de ce point.

« Les premiers stades du développement de l'embryon se produisent lorsqu'une grande partie des grossesses sont perdues et pourtant c'est une étape dont nous savons très peu de choses », a déclaré le professeur Zernicka-Goetz. « Maintenant, nous avons un moyen de simuler le développement embryonnaire dans la boîte de culture, il devrait donc être possible de comprendre exactement ce qui se passe pendant cette période remarquable de la vie d'un embryon, et pourquoi ce processus échoue parfois.


Les cellules souches créent une structure embryonnaire précoce humaine à l'avance pour la recherche sur la fertilité

À gauche, le modèle d'embryon de cellules souches, à droite, l'embryon humain naturel. Crédit : Université d'Exeter

Les scientifiques d'Exeter ont découvert un moyen simple et efficace de recréer la structure initiale de l'embryon humain à partir de cellules souches en laboratoire. La nouvelle approche ouvre de nouvelles voies pour étudier la fertilité et la reproduction humaines.

Les cellules souches ont la capacité de se transformer en différents types de cellules. Maintenant, dans une recherche publiée dans Cellule souche et financés par le Medical Research Council, des scientifiques du Living Systems Institute de l'Université d'Exeter, en collaboration avec des collègues de l'Université de Cambridge, ont développé une méthode pour organiser les cellules souches cultivées en laboratoire dans un modèle précis de la première étape du développement de l'embryon humain .

La capacité de créer des embryons humains artificiels précoces pourrait bénéficier à la recherche sur l'infertilité, en faisant mieux comprendre comment les embryons se développent et les conditions nécessaires pour éviter les fausses couches et autres complications. Les modèles d'embryons peuvent également être utilisés pour tester des conditions susceptibles d'améliorer le développement des embryons dans les procédures de conception assistée telles que la FIV.

La nouvelle découverte intervient après que l'équipe a découvert qu'une cellule souche humaine était capable de générer les éléments fondateurs d'un blastocyste, la formation très précoce d'un embryon après la division d'un ovule fécondé. Le professeur Austin Smith, directeur du Living Systems Institute de l'Université d'Exeter, a déclaré : « Découvrir que les cellules souches peuvent créer tous les éléments d'un embryon précoce est une révélation. Les cellules souches proviennent d'un blastocyste entièrement formé, mais elles sont capables de recréer exactement la même structure d'embryon entier. C'est assez remarquable et ouvre des possibilités passionnantes pour en apprendre davantage sur l'embryon humain. "

À gauche, le modèle d'embryon de cellules souches, à droite, l'embryon humain naturel. Crédit : Université d'Exeter

La recherche a le potentiel de faire progresser considérablement la compréhension. Peu d'embryons humains sont disponibles pour l'étude, donc jusqu'à présent, les scientifiques se sont largement concentrés sur la recherche animale, en particulier les souris, malgré le fait que leur système reproducteur diffère considérablement de celui des humains. Environ un couple sur sept au Royaume-Uni a des difficultés à concevoir.

Dans la recherche, l'équipe a organisé les cellules souches en grappes et a brièvement introduit deux molécules connues pour influencer le comportement des cellules au début du développement. Ils ont découvert que 80 pour cent des grappes s'organisaient après 3 jours en structures qui ressemblent remarquablement au stade de blastocyste d'un embryon - une boule d'environ 200 cellules qui se forme à partir de l'œuf fécondé après 6 jours. L'équipe a ensuite montré que les embryons artificiels ont les mêmes gènes actifs que l'embryon naturel.

L'étude a été dirigée par le Dr Ge Guo, du Living Systems Institute de l'Université d'Exeter, a déclaré : « Notre nouvelle technique fournit pour la première fois un système fiable pour étudier le développement précoce chez l'homme sans utiliser d'embryons. Cela ne devrait pas être considéré comme une évolution vers la production de bébés en laboratoire, mais plutôt comme un outil de recherche important qui pourrait bénéficier aux études de FIV et d'infertilité."

La prochaine étape pour les chercheurs est de comprendre comment développer les embryons artificiels quelques jours plus loin pour étudier la période critique où un embryon s'implanterait dans l'utérus, c'est-à-dire lorsque de nombreux embryons ne se développent pas correctement.

L'article est intitulé "Le modèle de blastocyste de cellules souches naïves capture la ségrégation de la lignée embryonnaire humaine" et est publié dans Cellule souche.


Embryons de souris avancés cultivés en dehors de l'utérus

Crédit : Pixabay/CC0 domaine public

Observer comment une minuscule boule de cellules identiques sur le point de devenir un embryon de mammifère se fixe d'abord à une paroi utérine en attente, puis se développe en système nerveux, cœur, estomac et membres : cela a été un graal très recherché dans le domaine de l'embryon développement depuis près de 100 ans. Le professeur Jacob Hanna de l'Institut des sciences Weizmann et son groupe ont maintenant accompli cet exploit. La méthode qu'ils ont créée pour cultiver des embryons de souris en dehors de l'utérus pendant les étapes initiales après l'implantation de l'embryon donnera aux chercheurs un outil sans précédent pour comprendre le programme de développement codé dans les gènes, et il peut fournir un aperçu détaillé des défauts de naissance et de développement ainsi que ceux impliqués dans l'implantation d'embryons. Les résultats de cette recherche ont été publiés dans La nature.

Hanna, qui fait partie du département de génétique moléculaire de l'Institut, explique qu'une grande partie de ce que l'on sait aujourd'hui sur le développement embryonnaire des mammifères provient soit de l'observation du processus chez des non-mammifères comme des grenouilles ou des poissons qui pondent des œufs transparents, soit de l'obtention d'images statiques de souris disséquées. embryons et les additionner. L'idée de faire pousser des embryons précoces en dehors de l'utérus existe depuis avant les années 1930, ajoute-t-il, mais les expériences basées sur ces propositions ont eu un succès limité et les embryons avaient tendance à être anormaux.

L'équipe de Hanna a décidé de renouveler cet effort afin de faire avancer la recherche dans son laboratoire, qui se concentre sur la manière dont le programme de développement est mis en œuvre dans les cellules souches embryonnaires. Pendant sept ans, par essais et erreurs, affinement et double vérification, son équipe a mis au point un processus en deux étapes dans lequel ils ont pu faire pousser des embryons de souris en développement normal en dehors de l'utérus pendant six jours - environ un tiers de leur 20 jours de gestation, date à laquelle les embryons avaient déjà un plan corporel bien défini et des organes visibles. "Pour nous, c'est la partie la plus mystérieuse et la plus intéressante du développement embryonnaire, et nous pouvons maintenant l'observer et l'expérimenter avec des détails étonnants", a déclaré Hanna.

La recherche a été dirigée par Alejandro Aguilera-Castrejon, le Dr Bernardo Oldak, feu le Dr Rada Massarwa et le Dr Noa Novershtern dans le laboratoire de Hanna et le Dr Itay Maza, un ancien étudiant de Hanna maintenant dans le Rambam Health Care Campus du Technion —Institut israélien de technologie.

Pour la première étape, qui a duré environ deux jours, les chercheurs ont commencé avec des embryons de souris âgés de plusieurs jours, juste après leur implantation dans l'utérus. A ce stade, les embryons étaient des boules constituées de 250 cellules souches identiques. Ceux-ci ont été placés sur un milieu de croissance spécial dans une boîte de laboratoire et l'équipe a obtenu les boules à attacher à ce milieu comme elles le feraient à la paroi utérine. Avec cette étape, ils ont réussi à dupliquer la première étape du développement embryonnaire, dans laquelle l'embryon double et triple de taille, car il se différencie en trois couches : interne, intermédiaire et externe.

Au-delà de deux jours, alors que les embryons entraient dans la prochaine étape de développement - la formation d'organes à partir de chacune des couches - ils avaient besoin de conditions supplémentaires. Pour cette deuxième étape, les scientifiques ont placé les embryons dans une solution nutritive dans de minuscules béchers, plaçant les béchers sur des rouleaux qui maintenaient les solutions en mouvement et continuellement mélangées. Ce mélange semble avoir aidé à garder les embryons, qui se développaient sans flux sanguin maternel vers le placenta, baignés dans les nutriments. En plus de réguler soigneusement les nutriments dans les béchers, l'équipe a appris au cours d'autres expériences à contrôler étroitement les gaz, l'oxygène et le dioxyde de carbone, non seulement les quantités, mais également la pression du gaz.

Pour vérifier si les processus de développement observés tout au long des deux étapes étaient normaux, l'équipe a effectué des comparaisons minutieuses avec des embryons prélevés sur des souris gravides au cours de la période pertinente, montrant que la séparation en couches et la formation des organes étaient pratiquement identiques dans le deux groupes. Dans des expériences ultérieures, ils ont inséré dans les embryons des gènes qui ont marqué les organes en croissance avec des couleurs fluorescentes. Le succès de cette tentative a suggéré que d'autres expériences avec ce système impliquant diverses manipulations génétiques et autres devraient produire des résultats fiables. "Nous pensons que vous pouvez injecter des gènes ou d'autres éléments dans les cellules, modifier les conditions ou infecter l'embryon avec un virus, et le système que nous avons démontré vous donnera des résultats compatibles avec le développement à l'intérieur d'un utérus de souris", explique Hanna.

« Si vous donnez à un embryon les bonnes conditions, son code génétique fonctionnera comme une ligne préétablie de dominos, agencés pour tomber les uns après les autres », ajoute-t-il. "Notre objectif était de recréer ces conditions, et maintenant nous pouvons regarder, en temps réel, chaque domino frapper le suivant." Entre autres choses, explique Hanna, la méthode réduira le coût et accélérera le processus de recherche dans le domaine de la biologie du développement, tout en réduisant le besoin d'animaux de laboratoire.

En fait, la prochaine étape dans le laboratoire d'Hanna sera de voir s'ils peuvent sauter l'étape consistant à retirer les embryons de souris gravides. Lui et son équipe ont l'intention d'essayer de créer des embryons artificiels fabriqués à partir de cellules souches à utiliser dans cette recherche. Entre autres choses, ils espèrent mettre leur nouvelle méthode en œuvre pour répondre à des questions telles que pourquoi tant de grossesses ne parviennent pas à s'implanter, pourquoi la fenêtre d'implantation est si courte, comment les cellules souches perdent progressivement leur « tige » au fur et à mesure que la différenciation progresse et dans quelles conditions pendant la gestation peut conduire plus tard à des troubles du développement.


L'utérus artificiel améliore les taux de survie des plus petits

Crédit : Université de technologie d'Eindhoven

Un utérus artificiel pour améliorer les chances de survie et la qualité de vie des bébés extrêmement prématurés en imitant les conditions d'un vrai utérus. Alors qu'il y a un an, lors de la Dutch Design Week, il n'y avait qu'une conception initiale, dans les années à venir, l'accent sera mis sur la préparation des premiers tests (pré)cliniques. Les chercheurs Prof. Frans van de Vosse et Prof. Guid Oei de TU/e ​​et MMC sont les initiateurs de cette recherche.

Les poumons des grands prématurés n'étant pas encore suffisamment développés, l'utérus artificiel devra à terme remplacer la couveuse et la ventilation artificielle. C'est beaucoup plus naturel, car cette technique se rapproche beaucoup plus des conditions d'un véritable utérus. "En utilisant cet utérus artificiel, nous voulons aider les bébés extrêmement prématurés pendant la période critique de 24 à 28 semaines", explique Guid Oei, gynécologue travaillant à MMC et professeur à temps partiel à TU/e.

Les chances de survie de ces bébés sont faibles, environ la moitié meurent à 24 semaines de grossesse. Et les bébés survivants ont souvent des problèmes à vie avec des maladies chroniques telles que des lésions cérébrales, une altération de la fonction pulmonaire et/ou des problèmes de rétine pouvant entraîner une cécité. "Avec chaque jour où la croissance d'un fœtus de 24 semaines dans un utérus artificiel est prolongée, les chances de survie sans complications augmentent. Si nous pouvons prolonger la croissance fœtale de ces enfants dans un utérus artificiel à 28 semaines, le risque de la mortalité est trois fois moins élevée », dit Oei.

Tester avec des modèles informatiques

Frans van de Vosse, professeur de biomécanique cardiovasculaire au département de génie biomédical de la TU/e ​​: « L'utérus artificiel est rempli de liquide tout comme l'utérus naturel. L'échange d'oxygène et de nutriments s'effectue via le cordon ombilical, qui est connecté à un placenta artificiel. L'état du bébé est surveillé en permanence. Comme la fréquence cardiaque et l'apport en oxygène, mais aussi l'activité cérébrale et musculaire. Nous utilisons des modèles informatiques avancés qui simulent l'état du bébé et le résultat des interventions pouvant être effectuées via l'utérus artificiel. De cette façon, les simulations informatiques forment un système d'aide à la décision qui peut être utilisé pour aider le médecin à prendre des décisions très rapides concernant les paramètres de l'utérus artificiel. »

Pour tester l'utérus artificiel avant qu'il ne soit utilisé dans des tests cliniques, les chercheurs de la TU/e, le professeur Loe Feijs et Frank Delbressine, développent un mannequin réaliste, ou mannequin de simulation, qui imite un fœtus prématuré dans un environnement de soins intensifs.

Huit ans avant le premier test humain

« Au cours des huit prochaines années, nous allons développer ces technologies et proposer les premiers prototypes de l'utérus artificiel. Une fois ceux-ci soigneusement testés, nous voulons aider le premier bébé extrêmement prématuré de notre mère artificielle sur huit ans dans les premiers tests cliniques. C'est tout un défi », déclare Oei.

Mais en développant la technique de l'utérus artificiel seul, l'équipe de recherche n'en a pas encore fini. Afin de pouvoir utiliser cette nouvelle technologie dans les soins de naissance, de nombreuses questions doivent encore être résolues. Quelle est la procédure d'accouchement optimale pour le bébé dans l'utérus artificiel? Et à quoi ressemble la naissance de l'utérus artificiel? L'équipe étudiera ces dilemmes en utilisant des mannequins de simulation du bébé, des modèles de simulation de l'utérus artificiel et des modèles de simulation de la mère et de l'enfant.

Ethique et débat public

Une autre partie importante de la recherche concerne les nombreux dilemmes éthiques, les questions juridiques et le débat public concernant, entre autres, l'opportunité d'un utérus artificiel, le lien entre la mère et l'enfant et le passage du prototype au test humain. Lors du développement complet de l'utérus artificiel et des procédures associées, une collaboration aura donc lieu avec des éthiciens et des avocats, mais aussi avec des groupes de discussion incluant des sages-femmes. Ensemble, cette équipe de spécialistes proposera la meilleure conception de l'utérus artificiel, la procédure de recherche la plus idéale et une méthode de travail transparente.


V. Cellules souches fœtales

Les cellules souches pluripotentes peuvent être dérivées du tissu fœtal après un avortement. Cependant, l'utilisation de tissus fœtaux est controversée sur le plan éthique car elle est associée à l'avortement, auquel de nombreuses personnes s'opposent. En vertu de la réglementation fédérale, la recherche avec des tissus fœtaux est autorisée à condition que le don de tissus à des fins de recherche ne soit pris en considération qu'une fois que la décision d'interrompre la grossesse a été prise. Cette exigence minimise la possibilité que la décision d'une femme d'interrompre sa grossesse soit influencée par la perspective de contribuer à la recherche en tissu. Il existe actuellement un essai clinique de phase 1 sur la maladie de Batten, une maladie dégénérative mortelle affectant les enfants, utilisant des cellules souches neurales dérivées du tissu fœtal (43,44).


Des scientifiques créent des œufs humains immatures à partir de cellules souches

Les œufs humains immatures (roses) ont été créés par des chercheurs japonais à l'aide de cellules souches dérivées de cellules sanguines.

Les scientifiques disent qu'ils ont franchi une étape potentiellement importante - et peut-être controversée - vers la création d'œufs humains dans un plat de laboratoire.

Une équipe de scientifiques japonais a transformé des cellules sanguines humaines en cellules souches, qu'elles ont ensuite transformées en ovules humains très immatures.

Les œufs sont beaucoup trop immatures pour être fécondés ou faire un bébé. Et beaucoup plus de recherches seraient nécessaires pour créer des œufs qui pourraient être utiles – et sans danger – pour la reproduction humaine.

Mais le travail, rapporté jeudi dans le journal Science, est considérée par d'autres scientifiques comme un développement important.

"Pour la première fois, les scientifiques ont pu démontrer de manière convaincante que nous sommes capables de fabriquer des œufs - des œufs très immatures", explique Amander Clark, biologiste du développement à l'UCLA qui n'a pas participé à la recherche.

La technique pourrait un jour aider des millions de personnes souffrant d'infertilité à cause de traitements contre le cancer ou d'autres raisons, dit Clark.

Mais la perspective de pouvoir produire en masse des œufs humains en laboratoire soulève une multitude de problèmes sociétaux et éthiques.

Théoriquement, les bébés pourraient un jour être fabriqués à partir du sang, des cheveux ou des cellules de la peau d'enfants, de grands-mères, voire de personnes décédées. "Il y a donc des possibilités très étranges qui émergent", explique Ronald Green, un bioéthicien de Dartmouth.

Les gens pourraient même potentiellement faire des bébés à partir de cellules volées à des célébrités involontaires, telles que des cellules de peau laissées sur une canette de soda ou des follicules de cheveux coupés dans un salon.

"Une femme pourrait vouloir avoir le bébé de George Clooney", dit Green. "Et son coiffeur pourrait commencer à vendre ses follicules pileux en ligne. Nous avons donc soudainement pu voir beaucoup, beaucoup de descendants de George Clooney sans son consentement."

Pendant des années, les scientifiques ont essayé de fabriquer des ovules et du sperme à partir de cellules souches.

En 2012, Mitinori Saito de l'Université de Kyoto et ses collègues ont rapporté qu'ils produisaient des ovules et du sperme de souris matures à partir de cellules souches, et les utilisaient pour élever des souriceaux sains.

Mais les scientifiques ont été bloqués dans leurs tentatives pour se rapprocher encore plus de ces résultats pour les humains. "Le domaine est bloqué depuis un certain nombre d'années à ce goulot d'étranglement", a déclaré Clark.

Mais Saito et ses collègues ont persévéré, et ils ont décrit comment ils ont réussi dans leur Science papier.

Premièrement, les scientifiques ont utilisé une méthode bien établie pour transformer des cellules sanguines humaines adultes en cellules souches pluripotentes induites, qui ont la capacité de devenir n'importe quelle cellule du corps.

Mais la clé, apparemment, était de placer les cellules souches pluripotentes humaines induites dans des ovaires miniatures qu'elles ont créés en laboratoire à partir de cellules embryonnaires de souris.

"Ils ont créé un tout petit ovaire artificiel et à l'intérieur de ce petit ovaire reconstitué se trouvaient ces ovules humains très immatures. Ainsi, toute l'expérience s'est déroulée entièrement dans un incubateur au sein d'un laboratoire", explique Clark.

Dans leur article, les scientifiques japonais disent que la prochaine étape sera d'essayer de fabriquer des ovules humains matures et de produire du sperme humain de cette façon.

"C'est le début d'un changement de paradigme", déclare Kyle Orwig, professeur au département d'obstétrique, de gynécologie et de sciences de la reproduction à la faculté de médecine de l'Université de Pittsburgh.

En plus d'aider les personnes infertiles, un tel développement pourrait permettre aux couples homosexuels d'avoir des bébés avec du sperme et des ovules fabriqués à partir de leurs propres cellules de peau.

Mais une telle possibilité aurait également des implications beaucoup plus larges, disent d'autres qui suivent le terrain.

"Si nous pouvons fabriquer des ovules et du sperme humains à partir de cellules de la peau, cela ouvre un nombre énorme de possibilités pour changer la façon dont les humains se reproduisent", déclare Hank Greely, bioéthicien à Stanford qui a écrit La fin du sexe et l'avenir de la reproduction.

Par exemple, un accès facile aux œufs pourrait signifier qu'il deviendrait une routine de scanner l'ADN des embryons avant que quiconque essaie d'avoir un bébé.

"Faire des tests génétiques essentiellement sur une grande partie de chaque génération de bébés avant même qu'ils ne deviennent des fœtus - alors qu'ils sont encore des embryons - et demander aux parents et potentiellement aux gouvernements de choisir quels embryons deviendront des bébés - cela a de nombreuses implications, " dit Greely.

Correction 21 sept. 2018

Une version antérieure de cette histoire a mal orthographié le prénom d'Amander Clark en tant qu'Amanda.


Les cellules souches ont été l'objet de beaucoup d'excitation et de controverse parmi les scientifiques et la population en général. Étonnamment, cependant, tout le monde ne comprend pas les propriétés de base des cellules souches, sans parler du fait qu'il existe plus d'un type de cellule qui relève de la catégorie des « cellules souches ». Ici, je vais exposer les concepts de base de la biologie des cellules souches comme base pour comprendre le domaine de la recherche sur les cellules souches, où il se dirige, et l'énorme promesse qu'il offre pour la médecine régénérative.

Les cellules souches sont disponibles en différentes saveurs de puissance

La fécondation d'un ovule par un spermatozoïde entraîne la génération d'un zygote, la cellule unique qui, après une myriade de divisions, donne naissance à tout notre corps. En raison de cet incroyable potentiel de développement, le zygote est dit totipotent. En cours de route, le zygote se développe en blastocyste, qui s'implante dans l'utérus de la mère. Le blastocyste est une structure comprenant environ 300 cellules qui contient deux régions principales : la masse cellulaire interne (ICM) et le trophoblaste. L'ICM est constitué de cellules souches embryonnaires (cellules ES), dites pluripotentes. Ils sont capables de donner naissance à toutes les cellules d'un embryon proprement dit, mais pas à des tissus extra-embryonnaires, comme le placenta. Ces derniers proviennent du trophoblaste [].

Même s'il est difficile de déterminer exactement quand ou par qui ce que nous appelons maintenant les «cellules souches» a été découvert pour la première fois, le consensus est que les premiers scientifiques à définir rigoureusement les propriétés clés d'une cellule souche étaient Ernest McCulloch et James Till. Dans leurs travaux pionniers chez la souris dans les années 1960, ils ont découvert la cellule souche hématopoïétique, la cellule souche hématopoïétique (CSH) [2, 3]. Par définition, une cellule souche doit être capable à la fois de s'auto-renouveler (subir une division cellulaire pour fabriquer plus de cellules souches) et de se différencier en types de cellules matures. Les CSH sont dites multipotentes, car elles peuvent toujours donner naissance à plusieurs types de cellules, mais uniquement à d'autres types de cellules sanguines (voir Figure 1, colonne de gauche). Ils sont l'un des nombreux exemples de cellules souches adultes, qui sont des cellules souches spécifiques à un tissu qui sont essentielles pour l'entretien et la réparation des organes dans le corps adulte. Le muscle, par exemple, possède également une population de cellules souches adultes. Appelées cellules satellites, ces cellules musculaires sont unipotentes, car elles ne peuvent donner naissance qu'à un seul type cellulaire, les cellules musculaires.

Par conséquent, les fondements de la recherche sur les cellules souches ne reposent pas sur les fameuses (ou tristement célèbres) cellules souches embryonnaires humaines, mais sur les CSH, qui sont utilisées en thérapie humaine (comme les greffes de moelle osseuse) depuis des décennies. Pourtant, ce qui a finalement alimenté l'énorme impact que le domaine de la recherche sur les cellules souches a aujourd'hui est sans aucun doute l'isolement et la génération de cellules souches pluripotentes, qui seront l'objectif principal du reste du texte.

Figure 1: Des degrés variables de puissance des cellules souches. À gauche : l'œuf fécondé (totipotent) se développe en une structure de 300 cellules, le blastocyste, qui contient des cellules souches embryonnaires (cellules ES) au niveau de la masse cellulaire interne (ICM). Les cellules ES sont pluripotentes et peuvent ainsi donner naissance à tous les types de cellules de notre corps, y compris les cellules souches adultes, qui vont de multipotentes à unipotentes. À droite : une voie alternative pour obtenir des cellules souches pluripotentes est la génération de cellules souches pluripotentes induites (cellules iPS) à partir de patients. Les types cellulaires obtenus par différenciation des cellules ES (à gauche) ou iPS (à droite) peuvent ensuite être étudiés dans la boîte ou utilisés pour une transplantation chez des patients. Figure dessinée par Hannah Somhegyi.

Reprogrammation de cellules adultes engagées en cellules souches : de la grenouille à l'homme

Martin Evans (Prix Nobel, 2007) et Matt Kauffman ont été les premiers à identifier, isoler et cultiver avec succès des cellules ES en utilisant des blastocystes de souris en 1981 []. Cette découverte a ouvert les portes à la création de « modèles génétiques murins », qui sont des souris dont un ou plusieurs de leurs gènes ont été supprimés ou modifiés pour étudier leur fonction dans la maladie []. Ceci est possible parce que les scientifiques peuvent modifier le génome d'une souris dans ses cellules ES, puis injecter ces cellules modifiées dans des blastocystes de souris. This means that when the blastocyst develops into an adult mouse, every cell its body will have the modification of interest.

The desire to use stem cells’ unique properties in medicine was greatly intensified when James Thomson and collaborators first isolated ES cells from human blastocysts []. For the first time, scientists could, in theory, generate all the building blocks of our body in unlimited amounts. It was possible to have cell types for testing new therapeutics and perhaps even new transplantation methods that were previously not possible. Yet, destroying human embryos to isolate cells presented ethical and technical hurdles. How could one circumvent that procedure? Sir John Gurdon showed in the early 1960s that, contrary to the prevalent belief back then, cells are not locked in their differentiation state and can be reverted to a more primitive state with a higher developmental potential. He demonstrated this principle by injecting the nucleus of a differentiated frog cell into an egg cell from which the nucleus had been removed. (This is commonly known as reproductive cloning, which was used to generate Dolly the Sheep.) When allowed to develop, this egg gave rise to a fertile adult frog, proving that differentiated cells retain the information required to give rise to all cell types in the body. More than forty years later, Shinya Yamanaka and colleagues shocked the world when they were able to convert skin cells called fibroblasts into pluripotent stem cells by altering the expression of just four genes []. This represented the birth of induced pluripotent stem cells, or iPS cells (see Figure 1, right column). The enormous importance of these findings is hard to overstate, and is perhaps best illustrated by the fact that, merely six years later, Gurdon and Yamanaka shared the Nobel Prize in Physiology or Medicine 2012 [].

The future: stem cell-based personalized regenerative medicine?

Since the generation of iPS cells was first reported, the stem cell field has expanded at an unparalleled pace. Today, these cells are the hope of personalized medicine, as they allow one to capture the unique genome of each individual in a cell type that can be used to generate, in principle, all cell types in our body, as illustrated on the right panel of Figure 1. The replacement of diseased tissues or organs without facing the barrier of immune rejection due to donor incompatibility thus becomes approachable in this era of iPS cells and is the object of intense research [].

The first proof-of-principle study showing that iPS cells can potentially be used to correct genetic diseases was carried out in the laboratory of Rudolf Jaenisch. In brief, tail tip cells from mice with a mutation causing sickle cell anemia were harvested and reprogrammed into iPS cells. The mutation was then corrected in these iPS cells, which were then differentiated into blood progenitor cells and transplanted back into the original mice, curing them []. Even though iPS cells have been found not to completely match ES cells in some instances, detailed studies have failed to find consistent differences between iPS and ES cells []. This similarity, together with the constant improvements in the efficiency and robustness of generating iPS cells, provides bright prospects for the future of stem cell research and stem cell-based treatments for degenerative diseases unapproachable with more conventional methods.

Leonardo M. R. Ferreira is a graduate student in Harvard University’s Department of Molecular and Cellular Biology

Les références

[] Becker, A. J., McCulloch, E.A., Till, J.E. Cytological demonstration of the clonal nature of spleen colonies derived from transplanted mouse marrow cells. Nature 1963. 197: 452-4

[] Siminovitch, L., McCulloch, E.A., Till, J.E. The distribution of colony-forming cells among spleen colonies. J Cell Comp Physiol 1963, 62(3): 327-336

[] Evans, M. J. and Kaufman, M. Establishment in culture of pluripotential stem cells from mouse embryos. Nature 1981, 292: 151–156

[] Simmons, D. The Use of Animal Models in Studying Genetic Disease: Transgenesis and Induced Mutation. Nature Education 2008, 1(1):70

[] Thomson, J. A. et al. Embryonic stem cell lines derived from human blastocysts. Science 1998, 282(5391): 1145-1147

[] Takahashi, K. and Yamanaka S. Induction of pluripotent stem cells from mouse embryonic and adult fibroblast cultures by defined factors. Cell 2006. 126(4): 663-76

[] “The Nobel Prize in Physiology or Medicine 2012”:

[] Ferreira, L.M.R. and Mostajo-Radji, M.A. How induced pluripotent stem cells are redefining personalized medicine. Gene 2013. 520(1): 1-6 [] Hanna J. et al. Treatment of sickle cell anemia mouse model with iPS cells generated from autologous skin. Science 2007. 318: 1920-1923

[] Yee, J. Turning Somatic Cells into Pluripotent Stem Cells. Nature Education 2010. 3(9):25


A stem cell method for creating artificial wombs? - La biologie

Artificial cells have attracted much attention as substitutes for natural cells. There are many different forms of artificial cells with many different definitions. They can be integral biological cell imitators with cell-like structures and exhibit some of the key characteristics of living cells. Alternatively, they can be engineered materials that only mimic some of the properties of cells, such as surface characteristics, shapes, morphology, or a few specific functions. These artificial cells can have applications in many fields from medicine to environment, and may be useful in constructing the theory of the origin of life. However, even the simplest unicellular organisms are extremely complex and synthesis of living artificial cells from inanimate components seems very daunting. Nevertheless, recent progress in the formulation of artificial cells ranging from simple protocells and synthetic cells to cell-mimic particles, suggests that the construction of living life is now not an unrealistic goal. This review aims to provide a comprehensive summary of the latest developments in the construction and application of artificial cells, as well as highlight the current problems, limitations, challenges and opportunities in this field.


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