Des scientifiques découvrent un "bouton de pause" dans le développement humain
Ces résultats pourraient avoir des répercussions sur les techniques de reproduction
Des chercheurs de l'Institut Max Planck de génétique moléculaire de Berlin (MPIMG) et de l'Institut de biotechnologie moléculaire (IMBA) de l'Académie autrichienne des sciences de Vienne ont découvert un "bouton pause" potentiel dans les premiers stades du développement humain. La question de savoir si l'homme peut contrôler le moment de son développement a longtemps été débattue. La nouvelle étude suggère que ce "bouton de pause" peut également être activé dans les cellules humaines. Ces résultats ont des implications importantes pour notre compréhension des premiers stades de la vie humaine et pourraient améliorer les technologies de reproduction.
Chez certains mammifères, le moment du développement embryonnaire, normalement continu, peut être modifié pour améliorer les chances de survie de l'embryon et de la mère. Ce mécanisme de ralentissement temporaire du développement, appelé diapause embryonnaire, se produit souvent au stade du blastocyste, juste avant que l'embryon ne s'implante dans l'utérus. Pendant la diapause, l'embryon continue de flotter librement et la grossesse est prolongée. Cet état de dormance peut être maintenu pendant des semaines ou des mois avant que le développement ne reprenne, lorsque les conditions sont favorables. Bien que tous les mammifères n'utilisent pas cette stratégie de reproduction, la capacité à interrompre le développement peut être déclenchée expérimentalement. La question de savoir si les cellules humaines peuvent répondre aux déclencheurs de la diapause restait ouverte.
Une étude menée par les laboratoires d'Aydan Bulut-Karslıoğlu, de l'Institut Max Planck de génétique moléculaire de Berlin, et de Nicolas Rivron, de l'Institut de biotechnologie moléculaire (IMBA) de l'Académie autrichienne des sciences de Vienne, bénéficiaire d'une subvention du CER, a révélé que les mécanismes moléculaires qui contrôlent la diapause embryonnaire semblent également pouvoir être mis en œuvre dans les cellules humaines. Leurs résultats ont été publiés le 26 septembre dans la revue Cell.
Des modèles dérivés de cellules souches pour étudier la diapause embryonnaire chez l'homme
Pour leurs recherches, les scientifiques n'ont pas effectué d'expériences sur des embryons humains, mais ont utilisé des cellules souches humaines et des modèles de blastocystes à base de cellules souches appelés blastoïdes. Ces blastoïdes constituent une alternative scientifique et éthique à l'utilisation d'embryons pour la recherche. Les chercheurs ont découvert que la modulation d'une cascade moléculaire spécifique, la voie de signalisation mTOR, dans ces modèles de cellules souches induit un état de dormance remarquablement proche de la diapause. "La voie mTOR est un régulateur majeur de la croissance et de la progression du développement dans les embryons de souris", explique Aydan Bulut-Karslioglu. "Lorsque nous avons traité des cellules souches et des blastoïdes humains avec un inhibiteur de mTOR, nous avons observé un retard de développement, ce qui signifie que les cellules humaines peuvent déployer la machinerie moléculaire pour déclencher une réponse semblable à la diapause."
Cet état de dormance se caractérise par une division cellulaire réduite, un développement plus lent et une capacité réduite à s'attacher à la paroi de l'utérus. Il est important de noter que la capacité à entrer dans cette phase de dormance semble être limitée à une brève période de développement. "Le calendrier de développement des blastoïdes peut être étiré autour du stade du blastocyste, qui est exactement le stade où la diapause fonctionne chez la plupart des mammifères", explique Dhanur P. Iyer, premier auteur de l'étude. De plus, cette dormance est réversible et les blastoïdes reprennent un développement normal lorsque la voie mTOR est réactivée.
La possibilité de modifier la chronologie du développement embryonnaire a des implications pour la FIV
Les auteurs ont conclu que les humains, comme les autres mammifères, pourraient posséder un mécanisme inhérent pour ralentir temporairement leur développement, même si ce mécanisme n'est pas utilisé pendant la grossesse. "Ce potentiel pourrait être un vestige du processus évolutif que nous n'utilisons plus", explique Nicolas Rivron. "Bien que nous ayons perdu la capacité d'entrer naturellement en dormance, ces expériences suggèrent que nous avons néanmoins conservé cette capacité intérieure et que nous pourrions éventuellement la libérer. Pour la recherche fondamentale, la question se pose de savoir si les cellules humaines et d'autres cellules de mammifères entrent dans l'état de dormance par des voies similaires ou alternatives et l'utilisent aux mêmes fins, par exemple en interrompant ou en programmant leur développement et leur implantation.
Les découvertes de l'équipe pourraient avoir des implications pour la médecine de la reproduction : "D'une part, on sait qu'un développement plus rapide augmente le taux de réussite de la fécondation in vitro (FIV), et l'augmentation de l'activité de mTOR pourrait permettre d'atteindre cet objectif", explique Nicolas Rivron. "D'autre part, le déclenchement d'un état de dormance au cours d'une procédure de FIV pourrait offrir une plus grande fenêtre temporelle pour évaluer la santé de l'embryon et le synchroniser avec la mère pour une meilleure implantation à l'intérieur de l'utérus.
Dans l'ensemble, les nouvelles découvertes offrent des perspectives imprévues sur les processus qui régissent notre développement le plus précoce, ce qui pourrait ouvrir de nouvelles voies pour l'amélioration de la santé reproductive. "Cette collaboration passionnante témoigne de la manière dont des questions biologiques complexes peuvent être abordées en réunissant les expertises respectives", déclare Heidar Heidari Khoei, postdoctorant dans le laboratoire de Nicolas Rivron et coauteur de l'étude. "Je pense que ce travail souligne non seulement l'importance de la collaboration pour faire avancer la science, mais qu'il ouvre également de nouvelles possibilités pour comprendre comment divers signaux sont perçus par les cellules lorsqu'elles se préparent à leur parcours de développement.
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
Dhanur P. Iyer, Heidar Heidari Khoei, Vera A. van der Weijden, Harunobu Kagawa, Saurabh J. Pradhan, Maria Novatchkova, Afshan McCarthy, Teresa Rayon, Claire S. Simon, Ilona Dunkel, Sissy E. Wamaitha, Kay Elder, Phil Snell, Leila Christie, Edda G. Schulz, Kathy K. Niakan, Nicolas Rivron, Aydan Bulut-Karslioğlu; "mTOR activity paces human blastocyst stage developmental progression"; Cell
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