Des scientifiques américains réussissent à créer des chimères homme-cochon lors d’une percée controversée

Voici les dernières réalisations scientifiques issues des expériences sur les chimères humaines. Pensez-vous qu’il s’agit d’une orientation positive pour la science ou devient-elle déjà trop contraire à l’éthique ?

Les scientifiques ont réussi à faire pousser un muscle humain à l’intérieur d’un embryon de porc, créant ainsi une véritable chimère homme-porc. Crédit : Maeng et al. / Nature Biomedical Engineering, 2021

Des biologistes américains ont créé des embryons chimériques humains et porcins capables de développer des muscles humains. Ils ont cultivé des chimères homme-porc jusqu’à 27 jours et ont fait en sorte que le tissu musculaire se développe dans ces chimères à partir de cellules humaines, tandis que le tissu nerveux et les organes génitaux – à partir de cellules de porc.

Les biologistes ont suggéré à plusieurs reprises de résoudre le problème du manque d’organes de donneurs à l’aide d’animaux. Il peut y avoir plusieurs solutions. On peut transplanter le propre organe de l’animal, mais le système immunitaire humain n’est pas toujours d’accord.

On peut modifier génétiquement un animal pour que ses cellules ressemblent davantage à celles de l’homme. Cependant, on ne sait pas encore très bien dans quelle mesure les organes humanisés sont sûrs – par exemple, ils peuvent être porteurs de virus intégrés potentiellement infectieux pour l’homme.

Enfin, l’animal peut être utilisé comme un incubateur dans lequel des organes humains vont se développer. Pour ce faire, il est nécessaire de créer un embryon chimérique, dans lequel la plupart des cellules appartiendront à l’animal lui-même mais où certaines seront humaines et pourront former l’organe nécessaire. Dans la nouvelle étude, par exemple, ils ont tenté de créer une chimère homme-cochon. Lors de tentatives précédentes, les scientifiques ont essayé avec des humains, des singes, etc.

Comment les scientifiques peuvent-ils réussir ?

Ce résultat nécessaire peut être obtenu en utilisant la méthode de complémentation des blastocystes : plusieurs cellules humaines sont injectées dans l’embryon de porc aux premiers stades du développement. En même temps, si l’on prend un porc modifié, dans lequel le gène responsable du développement d’un organe est désactivé, il devra alors faire pousser cet organe à partir de cellules humaines uniquement.

Voici comment fonctionne la méthode de complémentation des blastocystes. Crédit : Maeng et al. / Nature Biomedical Engineering, 2021

Cette technique a déjà été testée à plusieurs reprises chez la souris, mais les expériences sur les chimères humaines se sont jusqu’à présent limitées à la création d’embryons chimériques aux stades les plus précoces. Pour passer de ces derniers à la croissance dirigée d’organes, trois problèmes doivent être résolus :

• – 1) Trouver et désactiver les gènes responsables du développement des organes chez un animal incubateur.
• – 2) Apprendre aux cellules humaines à s’enraciner dans une chimère.
• – 3) S’assurer que les cellules humaines ne pénètrent pas dans les organes génitaux ou le cerveau de l’animal – car dans ce cas, les expériences risquent de ne pas recevoir l’approbation des comités d’éthique et des régulateurs.

Des chimères homme-porc ? Comment est-ce possible ?

Un groupe de chercheurs de l’université du Minnesota, dirigé par Daniel et Mary Garry, a tenté de résoudre ces problèmes chez le porc. Ils ont choisi le muscle squelettique comme organe cible car ce tissu est très difficile à obtenir d’un donneur (après la mort, les muscles ne sont pas transplantés, et pendant la vie, ils ne sont pas faciles à prélever).

En utilisant le système CRISPR / Cas9, les chercheurs ont créé des embryons de porc modifiés dépourvus de trois gènes clés pour le développement des muscles – MYF5, MYF6 et MYOD. De tels embryons se sont développés au moins jusqu’au 28e jour, mais leurs membres étaient gravement déformés.

Les auteurs de l’ouvrage ont alors testé s’il était possible de « sauver » les porcs modifiés en complétant le blastocyste. Pour ce faire, au quatrième jour de développement, une cellule d’un porc ordinaire dans laquelle a été inséré un gène de protéine fluorescente verte a été ajoutée à chacun de ces embryons.

Ces embryons chimériques ont ensuite été plantés dans l’utérus de porcs, et des animaux chimériques sont nés. Leurs muscles étaient complètement donneurs (vert fluorescent), mais les porcelets chimères se déplaçaient et se comportaient comme des animaux normaux.

Après cela, les chercheurs sont passés à la création de chimères homme-porc. Mais ils soupçonnaient qu’une seule cellule humaine ne suffirait pas à former un muscle dans le corps d’un porc. Ils ont donc décidé de retirer des cellules humaines un gène qui pourrait les empêcher de prendre racine dans l’embryon d’un porc.

Pour ce faire, ils ont comparé l’expression des gènes dans les premiers embryons porcins et humains et ont trouvé 257 différences dans le travail des gènes associés à la division et à l’apoptose. Parmi ceux-ci, les chercheurs ont sélectionné le gène TP53, qui code pour la protéine p53 – le principal « moteur » de l’apoptose – et l’ont supprimé à l’aide de CRISPR / Cas9, et ont également fourni aux cellules une protéine fluorescente verte.

Des cellules humaines comme futurs muscles dans un embryon de porc : elles brillent en vert et expriment des marqueurs musculaires. Crédit : Maeng et al. / Nature Biomedical Engineering, 2021

Enfin, les auteurs de l’ouvrage ont introduit des cellules embryonnaires humaines modifiées dans les embryons de porcs modifiés. Ces cellules ont effectivement pris racine et se sont mieux divisées que les cellules ordinaires (p <0,0001). Les embryons chimériques ont été plantés dans l’utérus de porcs et élevés jusqu’à 20 ou 27 jours de développement. Extérieurement, ils semblaient tout à fait normaux.

Ensuite, les chercheurs ont mesuré la teneur en cellules humaines à l’intérieur des embryons : elle variait de une sur mille à une sur cent mille cellules de porc. Dans le même temps, 99,2 % des cellules musculaires (à en juger par l’expression du marqueur MYOD) trouvées dans les embryons de porc ont brillé en vert, c’est-à-dire que les muscles à l’intérieur de la chimère se sont révélés tout à fait humains.

En outre, les chercheurs se sont intéressés à l’intégration éventuelle de cellules humaines dans d’autres organes des porcs. Cependant, ils n’ont pas trouvé de traces de cellules humaines ni dans le muscle cardiaque ni dans le tissu nerveux (ils ont obtenu des résultats similaires pour les chimères de deux espèces de porcs).

Le tissu nerveux de l’embryon d’un porc (en rouge) ne contient pas de cellules humaines (en violet). Crédit : Maeng et al. / Nature Biomedical Engineering, 2021

Ainsi, les auteurs de ce travail ont réussi à obtenir un tissu humanisé à l’intérieur d’un embryon chimérique. Toutefois, des efforts supplémentaires seront nécessaires pour mettre cette méthode en pratique. Tout d’abord, les restrictions éthiques sur les expériences dans de nombreux pays ne permettent pas de cultiver des embryons avec du tissu nerveux humain pendant plus de 14 jours (plus d’informations à ce sujet dans notre texte « 14 jours plus tard »).

Et bien que dans cette expérience particulière aucune cellule humaine n’ait été trouvée dans le cerveau des embryons en développement, les chercheurs doivent encore confirmer ce fait à plusieurs reprises – et en même temps, découvrir pourquoi cela se produit et comment le prévoir.

Deuxièmement, presque personne n’autorise la transplantation de cellules chez des personnes dépourvues du gène TP53, l’un des principaux défenseurs contre la transformation tumorale. Dans cette expérience particulière, la suppression de ce gène n’a servi qu’à prouver que la modification génétique pouvait aider les cellules à survivre à l’intérieur de l’embryon d’une chimère homme-porc. Toutefois, pour une application pratique, il pourrait être nécessaire de trouver d’autres candidats à la délétion.

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Source : Curiosmos – Traduit par Anguille sous roche