Et l’Humain ?

Par Patrick Pla, Université Paris-Saclay

*Dessins de fœtus humains par Léonard de Vinci (vers 1510)

Pour des raisons évidentes d’éthique, l’étude du développement humain a été toujours bien plus compliqué que l’étude de celui des animaux et des plantes. Les avortements (spontanés ou non) ont toujours été une importante source d’observation.

Cependant, les premières étapes pré-implantatoires ont pu être étudiées précisément depuis la mise au point de la fécondation in vitro à la fin des années 1970 (Niakan et al., 2012). Pour le reste, le modèle souris a longtemps été la référence pour le développement des mammifères mais il existe de grandes différences entre le développement des rongeurs et des primates, notamment la topologie générale de l’embryon au stade de la gastrulation.

Les premières étapes du développement humain (en anglais mais vous pouvez mettre des sous-titres avec une traduction automatique).
*Le début du développement humain (les jours depuis la fécondation sont précisés). D’après https://www.nature.com/articles/s41467-021-25853-4

Les cellules souches pluripotentes que ce soit les cellules embryonnaires souches (ES) issues des blastocytes ou les cellules induites iPS sont maintenant une grande ressource pour connaître les étapes du développement embryonnaire humain et pouvoir expérimenter sur ces étapes. La topologie en 2D de la culture cellulaire classique a laissé la place à des cultures en 3D menant à la formation d’organoïdes qui présentent des similitudes importantes avec les mêmes organes dans les embryons.

Des blastocystes issues de cellules pluripotentes humaines (ES ou iPS) avec une bonne organisation tridimensionnelle ont pu être obtenus avec divers protocoles (Luijkx et al., 2022).

Analyse transcriptomique des gènes marqueurs de divers lignées des blastocystes obtenues à partir de cellules ES humaines cultivées en 2D (dans un milieu qui empêche leur différenciation) et dans des agrégats multicellulaires en 3D au bout de 4, 5 et 6 jours dans le milieu de différenciation. TE = trophectoderme; Epi = épiblaste; Hypo = endoderme primitif (ou hypoblaste). Notez que les expressions de Nanog et Pou5f1 (=0ct4) ne changent pas dans l’épiblaste qui reste pluripotent comme les cellules ES. Source : https://www.nature.com/articles/s41467-021-25853-4

Egalement, Warmflash et al., 2014 ont rapporté que les cellules ES humaines cultivées dans des micro-disques recouverts de matrice extracellulaire (ECM) et stimulées avec BMP4, se différencient de manière reproductible en anneaux cellulaires organisés radialement, exprimant des marqueurs d’ectoderme, mésoderme, endoderme et de trophectoderme, disposés à partir du centre vers la périphérie. Les cellules mésendodermiques dans ces cultures présentent des caractéristiques de transitions épithélio-mésenchymateuses. Des gastruloïdes humains ont pu être obtenus et permettre l’étude des voies de signalisation BMP, Nodal et Wnt durant une période de développement jusqu’alors inaccessible (Yoney et al., 2018; Chhabra et al. 2019).

Gastruloïdes humains traités avec différents ligands. SB veut dire SB431542, un inhibiteur de Smad2 et Smad3 qui sont impliqués dans les voies de signalisation de l’activine et de Nodal. Les immunofluorescences permettent d’observer l’expression de BRA (marqueur mésodermique), CDX2 (tissu extra-embryonnaire), SOX2 (marqueur ectodermique), SOX17 (marqueur endodermique). Le DAPI marque l’ADN (les noyaux). Source : https://elifesciences.org/articles/38279

SITES POUR ALLER PLUS LOIN SUR LE DEVELOPPEMENT HUMAIN :

Site d’embryologie humaine