Publié le 25 septembre 2025. Des chercheurs de l’université Northeastern ont révélé que les cellules embryonnaires de mammifères présentent des différences moléculaires dès la première division cellulaire, remettant en question une conception établie et ouvrant de nouvelles perspectives pour la médecine régénérative.
- Dès le stade initial de la division cellulaire, les embryons de mammifères présentent des variations significatives entre leurs cellules.
- Ces différences moléculaires, détectées grâce à une technique de protéomique unicellulaire de pointe, pourraient prédire le potentiel de développement de chaque cellule.
- Cette découverte pourrait améliorer l’efficacité de la reprogrammation cellulaire et de la création de cellules souches pour des applications médicales.
Une équipe de l’université Northeastern a mis en évidence des distinctions moléculaires subtiles mais cruciales entre les cellules d’embryons de mammifères au tout début de leur développement. Cette observation contredit l’idée longtemps admise selon laquelle les premières cellules embryonnaires sont identiques et indifférenciées. Les résultats de cette étude, publiés dans la revue Cell, pourraient avoir des implications majeures pour la compréhension du développement embryonnaire et la médecine régénérative.
« On suppose généralement qu’à ces premiers stades, les deux cellules se ressemblent beaucoup plus », explique Nikolai Slavov, professeur de bio-ingénierie et directeur du Single-Cell Proteomics Center de Northeastern. « On ne savait pas en quoi elles étaient différentes, et nous avons découvert des différences moléculaires qui peuvent prédire leur potentiel de développement. »
Les chercheurs ont utilisé une technique sophistiquée de protéomique unicellulaire par spectrométrie de masse, améliorée par l’apprentissage automatique, pour mesurer les niveaux de protéines dans des cellules individuelles. Cette approche leur a permis d’identifier des protéines dont l’abondance variait considérablement d’une cellule à l’autre, et de constater que ces variations étaient liées au succès futur du développement de l’organisme.
Selon Slavov, les protéines jouent un rôle déterminant dans cette différenciation précoce. « Les protéines de nos cellules sont des molécules complexes qui orchestrent des réactions chimiques complexes, depuis la croissance des tissus jusqu’à la lutte contre les maladies. Notre corps abrite des milliers de types différents de cellules, qui contiennent des dizaines de milliers de protéines différentes », précise-t-il.
Jusqu’à présent, il était difficile pour les chercheurs d’évaluer l’ensemble des protéines impliquées dans les mécanismes biologiques essentiels. Slavov explique que pour capturer avec précision les niveaux de protéines unicellulaires, il est nécessaire d’analyser un nombre croissant de copies de protéines, passant de dizaines à des centaines, voire des milliers.
En 2018, l’équipe de Slavov avait déjà développé une technologie basée sur la spectrométrie de masse, leur permettant d’identifier plus d’un millier de protéines dans une seule cellule. Ils ont ensuite affiné cette technique en y intégrant des méthodes basées sur les données, ce qui leur a permis d’identifier plus de 2 000 protéines.
Dans cette nouvelle recherche, ils ont pu mesurer simultanément différentes protéines et les comparer entre les cellules, révélant ainsi des différences qui avaient échappé aux méthodes précédentes. Les résultats initiaux ont été obtenus sur des embryons de souris à deux cellules, mais ont été confirmés lors d’expériences menées sur des embryons humains.
Slavov souligne que la différenciation précoce des cellules est déjà observée chez d’autres espèces. Les cellules de poissons et de reptiles, par exemple, présentent un « pré-modèle » ou un plan subtil dès la première division cellulaire après la fécondation. On pensait auparavant que les premières cellules des mammifères, y compris les humains, étaient identiques et dotées d’une grande flexibilité, ce qui leur permettait de se différencier en n’importe quelle partie de l’organisme. Cette conception était renforcée par la capacité des cellules restantes à compenser et à former un organisme complet en cas de dommage ou de retrait de cellules embryonnaires.
« Nous pouvons séparer les cellules, puis en cultiver une et voir si elle se développe en un embryon viable et comment ce potentiel de développement futur est associé aux différences protéiques que nous avons mesurées », explique Slavov. « Nous avons constaté que les différences protéiques sont prédictives du potentiel de développement de cette cellule. »
Les résultats de cette étude pourraient guider les futures recherches en médecine régénérative. Les cellules les plus susceptibles de se développer en un embryon viable contiennent certaines protéines qui pourraient devenir des cibles pour améliorer l’efficacité de la reprogrammation ou la formation de types embryonnaires à partir de cellules souches, afin de les rendre plus efficaces sur le plan médical.
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