Une étape importante : Des chercheurs ont généré des cellules germinales primordiales à partir de cellules souches, une première mondiale.
Un grand pas vers la production de gamètes de rhinocéros
Pour sauver le rhinocéros blanc du Nord de l'extinction, l'équipe de BioRescue s'efforce de créer des ovules et des spermatozoïdes de cette sous-espèce en danger critique d'extinction, cultivés en laboratoire. L'équipe vient de franchir une étape importante dans "Science Advances" : elle a généré des cellules germinales primordiales à partir de cellules souches - une première mondiale.
Les deux dernières femelles vivent dans la réserve naturelle kenyane "Ol Pejeta".
Jan Stejkal, Safari Park Dvůr Králové
Le gène SOX17 a joué un rôle clé dans l'induction de cellules germinales primordiales à partir de cellules souches pluripotentes du rhinocéros blanc.
Masafumi Hayashi, Universität Osaka
Najin, âgée de trente-trois ans, et sa fille Fatu sont les derniers rhinocéros blancs du Nord encore en vie sur la planète. Elles vivent ensemble dans une réserve naturelle au Kenya. Avec seulement deux femelles, cette sous-espèce de rhinocéros blanc n'est plus capable de se reproduire, du moins pas toute seule. Mais tout espoir n'est pas perdu : selon un article publié dans la revue "Science Advances", une équipe internationale de chercheurs a réussi à cultiver des cellules germinales primordiales (PGC) - les précurseurs des œufs et du sperme de rhinocéros - à partir de cellules souches embryonnaires (ESC) et de cellules souches pluripotentes induites (iPSC).
Il s'agit d'une étape majeure dans un projet ambitieux. Le projet BioRescue, coordonné par l'Institut Leibniz de recherche sur les zoos et la faune sauvage (Leibniz-IZW) et financé par le ministère fédéral allemand de l'Éducation et de la Recherche (BMBF) depuis 2019, veut sauver le rhinocéros blanc du Nord de l'extinction. À cette fin, les scientifiques poursuivent deux stratégies - l'une d'elles tente de générer des spermatozoïdes et des ovules viables à partir des cellules de la peau de rhinocéros décédés. L'idée est d'implanter les embryons obtenus dans des femelles rhinocéros blancs du Sud étroitement apparentées, qui porteront ensuite la progéniture de substitution à terme. Ainsi, la sous-espèce des rhinocéros blancs du Nord, que l'homme a déjà fait disparaître par le braconnage, peut encore être sauvée grâce aux cellules souches et aux techniques de reproduction les plus modernes.
Premier succès avec une espèce menacée
Passer d'un morceau de peau à un rhinocéros vivant est peut-être un véritable exploit d'ingénierie cellulaire, mais le processus en lui-même n'est pas sans précédent : le dernier auteur de l'étude, le professeur Katsuhiko Hayashi, dirige des laboratoires de recherche aux universités japonaises d'Osaka et de Kyushu à Fukuoka, où ses équipes ont déjà accompli cet exploit en utilisant des souris. Mais pour chaque nouvelle espèce, les étapes individuelles sont des territoires inexplorés. Dans le cas du rhinocéros blanc du Nord, Hayashi travaille en étroite collaboration avec la Plate-forme technologique des cellules souches pluripotentes du Dr Sebastian Diecke au Centre Max Delbrück et avec le professeur Thomas Hildebrandt, expert en reproduction de l'Institut Leibniz-IZW. Les deux scientifiques berlinois sont également coauteurs de l'étude actuelle.
"C'est la première fois que des cellules germinales primordiales d'une grande espèce de mammifère en voie de disparition sont générées avec succès à partir de cellules souches", explique le premier auteur de l'étude, Masafumi Hayashi, de l'université d'Osaka. Auparavant, cela n'avait été réalisé que chez les rongeurs et les primates. Contrairement aux rongeurs, les chercheurs ont identifié le gène SOX17 comme un acteur clé de l'induction des PGC du rhinocéros. SOX17 joue également un rôle essentiel dans le développement des cellules germinales humaines - et donc peut-être dans celles de nombreuses espèces de mammifères.
Les cellules souches embryonnaires de rhinocéros blanc du Sud utilisées au Japon proviennent du laboratoire Avantea de Crémone, en Italie, où elles ont été cultivées par l'équipe du professeur Cesare Galli. Quant aux PGC de rhinocéros blanc du Nord nouvellement dérivées, elles proviennent des cellules de la peau de la tante de Fatu, Nabire, décédée en 2015 au Safari Park Dvůr Králové en République tchèque. L'équipe de Diecke, au centre Max Delbrück, était chargée de les convertir en cellules souches pluripotentes induites.
Prochaine étape : la maturation des cellules
Masafumi Hayashi dit qu'ils espèrent utiliser la technologie de pointe des cellules souches du laboratoire de Katsuhiko Hayashi pour sauver d'autres espèces de rhinocéros menacées : "Il existe cinq espèces de rhinocéros, et presque toutes sont classées comme menacées sur la liste rouge de l'UICN". L'équipe internationale a également utilisé des cellules souches pour cultiver des PGC du rhinocéros blanc du Sud, dont la population mondiale compte environ 20 000 individus. En outre, les chercheurs ont pu identifier deux marqueurs spécifiques, CD9 et ITGA6, qui étaient exprimés à la surface des cellules progénitrices des deux sous-espèces de rhinocéros blancs. "À l'avenir, ces marqueurs nous aideront à détecter et à isoler les PGC qui ont déjà émergé dans un groupe de cellules souches pluripotentes", explique Hayashi.
Les scientifiques de BioRescue doivent maintenant passer à la prochaine tâche difficile : faire mûrir les PGC en laboratoire pour les transformer en ovules et en spermatozoïdes fonctionnels. "Les cellules primordiales sont relativement petites par rapport aux cellules germinales matures et, surtout, elles possèdent encore un double jeu de chromosomes", explique le Dr Vera Zywitza du groupe de recherche de Diecke, qui a également participé à l'étude. "Nous devons donc trouver les conditions adéquates pour que les cellules se développent et divisent leur jeu de chromosomes en deux."
La variation génétique est la clé de la conservation
Hildebrandt, chercheur à Leibniz-IZW, poursuit également une stratégie complémentaire. Il veut obtenir des ovules de Fatu, 22 ans, et les féconder dans le laboratoire de Galli, en Italie, à l'aide de sperme congelé prélevé sur quatre rhinocéros blancs du Nord, aujourd'hui décédés. Ce sperme est décongelé et injecté dans l'ovule selon un procédé appelé injection intracytoplasmique de sperme(ICSI). Cependant, Hildebrandt explique que Fatu n'est pas en mesure de porter sa propre progéniture, car elle a des problèmes avec ses tendons d'Achille et ne peut pas supporter de poids supplémentaire. Sa mère Najin, quant à elle, a dépassé l'âge de procréer et souffre également de tumeurs ovariennes. "Et de toute façon, comme nous n'avons plus qu'une seule donneuse d'ovules naturels, la variation génétique de la descendance serait trop faible pour créer une population viable", ajoute-t-il.
La priorité absolue de l'équipe est donc de transformer les PGC dont elle dispose maintenant en ovules. "Chez la souris, nous avons constaté que la présence de tissu ovarien était importante pour cette étape cruciale", explique Zywitza. "Comme nous ne pouvons pas simplement extraire ce tissu des deux rhinocéros femelles, nous devrons probablement le cultiver également à partir de cellules souches." Le scientifique espère toutefois que le tissu ovarien des chevaux pourrait s'avérer utile, car les chevaux sont parmi les plus proches parents vivants des rhinocéros du point de vue de l'évolution. Si seulement l'homme avait pris soin du rhinocéros sauvage comme il l'a fait pour le cheval domestique, l'immense défi auquel sont confrontés les scientifiques de BioRescue aurait peut-être pu être évité.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
Publication originale
Autres actualités du département science
Recevez les dernières actualités du secteur des sciences de la vie
Ne manquez plus aucune actualité : notre newsletter consacrée aux biotechnologies, au secteur pharmaceutique et aux sciences de la vie vous informe tous les mardis et jeudis. Les dernières nouvelles du secteur, les produits phares et les innovations - de manière compacte et compréhensible dans votre boîte de réception. Recherché par nos soins, pour que vous n'ayez pas à le faire.
