Les chercheurs créent des précurseurs d'oeufs et de spermatozoïdes à l'aide de cellules souches embryonnaires humaines

Dans le passé, les chercheurs ont créé des précurseurs des ?ufs et des spermatozoïdes - appelés cellules germinales primordiales - en utilisant des cellules souches de rongeurs. Aujourd'hui, des scientifiques de l'Université de Cambridge au Royaume-Uni et de l'Institut Weizmann en Israël ont réussi à fabriquer ces cellules à l'aide de cellules souches embryonnaires humaines et de cellules cutanées humaines adultes.
Les chercheurs ont découvert qu'un gène appelé SOX17 joue un rôle important dans la transformation des cellules souches humaines en PGC. Les cellules vertes dans cette image d'un embryoïde sont SOX17 positives.
Crédit d'image: Walfred Tang, Université de Cambridge

Le chercheur principal, le professeur Azim Surani, de l'institut Gurdon de l'université de Cambridge, et son équipe affirment que leurs résultats pourraient non seulement avoir des conséquences sur le traitement de la fertilité, mais également ouvrir la voie à de nouveaux traitements pour les maladies liées à l'âge.

En outre, la recherche met en évidence des différences significatives dans le développement des embryons entre les humains et les rongeurs, selon l’équipe, ce qui signifie que les résultats des études utilisant des souris et des rats peuvent ne pas s’appliquer directement aux humains.

Les chercheurs publient leurs conclusions dans la revue Cellule.

Les cellules germinales primordiales (PGC) - cellules qui deviennent des spermatozoïdes et des ?ufs - sont créées lors du développement précoce des mammifères. Lorsqu'un mammifère se reproduit, les PGC transmettent des données génétiques à la progéniture.

Le professeur Surani et son équipe expliquent qu'à mesure qu'un spermatozoïde féconde un ?uf, l'?uf forme un blastocyste - un groupe de cellules créées aux premiers stades de l'embryon. Certaines cellules du blastocyste forment la masse cellulaire interne, qui devient le f?tus. D'autres cellules du blastocyste forment la paroi cellulaire externe, qui devient le placenta.

Selon les chercheurs, les cellules de la masse cellulaire interne se transforment en cellules souches capables de devenir n'importe quel type de cellule dans le corps. Certaines de ces cellules se transforment en PGC.

«La création de PGC est l’un des premiers événements survenus au début du développement des mammifères», déclare le premier auteur de l’étude, le Dr Naoko Irie, également de l’Institut Gurdon de l’Université de Cambridge. "C'est une étape que nous avons réussi à recréer en utilisant des cellules souches de souris et de rats, mais jusqu'à présent, peu de chercheurs l'ont fait systématiquement en utilisant des cellules souches humaines."

SOX17 crucial pour transformer les cellules souches humaines en PGC

Dans leur étude, le professeur Surani et son équipe ont découvert qu'un gène appelé SOX17 joue un rôle important dans un processus appelé "spécification" - la transformation de cellules souches humaines en PGC. Des recherches antérieures ont montré que le SOX17 est impliqué dans la transformation des cellules souches humaines en cellules endodermiques, mais le gène n'a jamais été associé à la spécification du PGC.

L'équivalent de souris du gène SOX17 n'est cependant pas impliqué dans la spécification de PGC. L'équipe affirme que cette découverte indique des différences majeures entre le développement embryonnaire des souris et des humains.

"Il a mis en évidence des différences importantes entre le développement embryonnaire chez l'homme et les rongeurs, ce qui pourrait signifier que les résultats obtenus chez la souris et le rat pourraient ne pas être directement extrapolés à l'homme", explique le Dr Irie.

Les chercheurs ont découvert qu'ils étaient également capables de créer des PGC en utilisant des cellules adultes reprogrammées, y compris des cellules de la peau. Ils affirment que ce processus pourrait ouvrir la voie à des recherches sur des cellules spécifiques aux patients, ce qui pourrait améliorer la compréhension de l'infertilité, de la lignée germinale humaine et des tumeurs germinales.

Les résultats peuvent augmenter la connaissance des mutations épigénétiques héréditaires

En outre, l’équipe affirme que leurs résultats pourraient accroître la connaissance de la façon dont les facteurs environnementaux pouvant affecter l’activité des gènes - tels que le tabagisme ou le régime alimentaire - peuvent être hérités.

Les chercheurs expliquent que les facteurs environnementaux peuvent affecter les gènes via la méthylation - un processus dans lequel les molécules se lient à l'ADN et augmentent ou réduisent l'activité des gènes. Les modes de méthylation peuvent être transmis à la progéniture.

Dans cette étude, l'équipe a identifié un processus qui élimine ces schémas de méthylation lors de la spécification de la PGC. Ils notent toutefois que des traces de schémas de méthylation peuvent encore être transmises à la progéniture.

Commentant cette constatation, le professeur Surani a déclaré:

"Les cellules germinales sont" immortelles "dans le sens où elles constituent un lien durable entre toutes les générations, transportant des informations génétiques d’une génération à l’autre.

L'effacement complet des informations épigénétiques garantit que la plupart des mutations épigénétiques, sinon toutes, sont effacées, ce qui favorise le «rajeunissement» de la lignée et lui permet de générer des générations sans fin. Ces mécanismes présentent un intérêt plus large pour la compréhension des maladies liées à l’âge, qui pourraient être dues en partie à des mutations épigénétiques cumulatives. "

Plus tôt cette année, Nouvelles médicales aujourd'hui a rapporté une étude menée par des chercheurs du Wellcome Trust Sanger Institute au Royaume-Uni, révélant une importante découverte de protéines "sperm meets viag".

La recherche a fait suite à une étude de 2005 dans laquelle des scientifiques japonais ont trouvé une protéine à la surface des spermatozoïdes - appelée Izumo - qui reconnaît l’?uf pour former un embryon. L'équipe de l'Institut Sanger a trouvé la protéine sur l'?uf - appelée Juno - que le sperme reconnaît.

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