L’implantation d’embryons humains révélée dans les premières images 3D

Les premières images 3D de l’implantation d’embryons humains révèlent de nouveaux détails du processus

Par Humberto Basilio édité par Lauren J. Young

Les chercheurs ont capturé le Tout d’abord en temps réel et en trois dimensions et vidéos d’un embryon humain L’implantation dans le collagène conçu pour imiter les tissus utérins – un stade clé de la reproduction. Les images qui en résultent, qui montrent comment les embryons poussent et tirent pour s’ancrer dans l’utérus en détail, pourrait conduire à des améliorations des techniques de fertilisation in vitro (FIV), selon les scientifiques.

«Cela nous permettra de développer des traitements spécifiquement ciblant l’implantation, qui est le plus grand barrage routier de la reproduction humaine», explique Samuel Ojosnegros, bio-ingénieur au Barcelone Institute of Science and Technology en Espagne et co-auteur de la nouvelle étude, qui a été publié dans Avancées scientifiques.

Cinq jours après qu’un embryon soit fertilisé artificiellement, les médecins de fertilité doivent l’implanter dans le corps afin qu’il puisse continuer à croître. «Ce qui se passe entre le transfert et la première échographie des semaines plus tard est une boîte noire», explique Ojosnegros, qui est également co-fondateur de la Biotech Company Serabiotics. L’échec de l’implantation est l’une des principales causes d’infertilité – jusqu’à 60% des fausses couches se produisent au cours de ce processus.

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Le Première culture réussie des embryons humains au-delà de l’implantation a été démontré dans une boîte de Pétri dans un laboratoire en 2016, mais Ojosnegros et son équipe voulaient voir à quoi ressemblerait ce processus dans le tissu 3D qui était plus similaire à celui de l’utérus.

Pour ce faire, l’équipe a conçu un système ex vivo spécial en gel et en collagène – une protéine trouvée dans la doublure utérine – et utilisé des embryons donnés par des personnes qui avaient terminé un processus de reproduction assisté. Le système fonctionne, dit Ojosnegros, parce que le réseau de fibres de collagène signale à l’embryon à un niveau moléculaire qu’il s’agit d’une matrice naturelle.

En utilisant des microscopes 3D avancés, les chercheurs ont enregistré l’action au fil du temps. Le suivi de minuscules mouvements dans les fibres du gel leur a permis de cartographier exactement où et à quel point les embryons tiraient fortement. Les chercheurs ont fait de même avec les embryons de souris pour comparer les modèles de mouvement.

Les images ont montré que les embryons humains génèrent un réseau de minuscules forces de traction qui ondulent dans l’utérus. Ils creusent dans les tissus environnants d’un côté, créant plusieurs petits points de traction qui tirent la doublure dans toutes les directions. Les embryons de souris, en revanche, s’étalent davantage sur la surface et tirent principalement le long de deux ou trois lignes fortes.

Lorsque les chercheurs ont appliqué une tension externe à la matrice, la tirant avec de minuscules pinces, ils ont remarqué que les embryons se sont réorientés vers ces zones. Les scientifiques suggèrent que les micro-contractions pourraient guider l’embryon vers l’implant dans la direction optimale de l’utérus. «Nous pensons que ces micro-contractions sont ce que l’embryon utilise pour se guider vers les vaisseaux sanguins et les nutriments dont il a besoin», explique Ojosnegros, ajoutant que davantage d’études sont nécessaires pour confirmer cette hypothèse.

Dans les expériences de souris et humaine, la force et le schéma de ces forces étaient liés à la santé de l’embryon, ce qui signifie que les embryons qui ont tiré moins étaient moins susceptibles d’envahir le tissu. L’observation de l’implantation en temps réel dans un modèle 3D est un «saut quantique» par rapport aux observations bidimensionnelles qui existent déjà, explique que la biologiste du développement Claudia Spits de l’Université libre de Bruxelles, qui n’a pas été impliquée dans la recherche. Garder un embryon en vie dans ces conditions est extrêmement difficile, dit-elle. «Ce que vous voyez dans une vidéo de 10 secondes, c’est des années à définir ces [conditions] Pour que l’embryon puisse survivre », ajoute Spits.

«Cette étude ouvre le terrain pour explorer la dynamique de l’implantation dans des détails sans précédent», explique Magdalena żernicka-Goetz, biologiste du développement au California Institute of Technology, qui n’a pas participé à la recherche. Les résultats s’ajoutent à l’ensemble des travaux sur les observations post-implantation humaines publiées au cours des neuf dernières années, dit-elle, et «ces études sont un pas en avant passionnant dans la compréhension d’un stade de développement humain qui a longtemps été caché à la vision». Les recherches futures, note żernicka-goetz, est toujours nécessaire pour comparer comment les embryons se comportent sur différentes plates-formes «semblables à un utérus» pour voir si les trajectoires de développement diffèrent.

La matrice développée par l’équipe d’Ojosnegros n’est pas destinée à des procédures de fertilisation in vitro, mais il pourrait être un outil précieux pour les sociétés pharmaceutiques et les laboratoires testant des sérums ou différents types d’embryons. “En commençant à comprendre comment l’embryon se comporte”, dit Ojosnegros, “nous pouvons commencer à réfléchir à la possibilité future de sélectionner des embryons sains ou ceux plus capables d’implanter.” Les broches restent sceptiques quant à cette affirmation car la réplication de cette technologie dans d’autres laboratoires pourrait être un défi majeur. Mais elle dit que les résultats sont une «grande avance» dans la technologie qui pourrait avoir des applications futures une fois que d’autres laboratoires sont en mesure de faire leurs propres implantations 3D.