Cette dernière semaine a été riche en évènements scientifiques dans le domaine des cellules souches et du développement embryonnaire humain, avec deux séminaires proposés jeudi 14 et vendredi 15 décembre à Nantes.

La recherche dans ce domaine est limitée par l’accès aux embryons humains et les difficultés inhérentes à leur manipulation. Il y a donc une exigence croissante pour des modèles de substitution pertinents et surtout bien caractérisés pour une utilisation adaptée aux questions de recherche posées. Harunobu Kagawa (IMBA, Vienne) et Constance Onfray (CR2TI, Nantes) ont chacun présenté leurs travaux et contributions sur le développement de modèles de cellules souches et d’organoïdes, permettant une meilleure compréhension des mécanismes moléculaires en jeu dans le développement péri-implantatoire.

Jeudi, le Dr Harunobu Kagawa a donné une conférence sur le développement d’un modèle de blastoïde représentant le stade blastocyste pré-implantation, ayant la capacité de produire les 3 lignages embryonnaires (épiblaste, trophectoderme et endoderme primitif). Avec la collaboration de l’équipe de Laurent David du CR2TI, le Dr Kagawa a démontré que ce modèle blastoïde récapitulait les propriétés des blastocystes, notamment par l’analyse comparée de leurs transcriptomes respectifs.

Ayant par ailleurs mis au point un modèle d’implantation in vitro, il a aussi pu établir la capacité des blastoïdes à s’implanter dans l’endomètre sous stimulation hormonale, puis à se développer et continuer leur maturation, en suivant leur évolution par vidéo-microscopie. Ces travaux ont démontré que les interactions entre le trophectoderme et l’épiblaste sont indispensables à cette implantation.

Le modèle ainsi établi et caractérisé a ensuite pu être utilisé pour identifier les voies moléculaires impliquées dans le développement et la maturation post-implantatoire, avec notamment la voie mTOR et la traduction de protéines. Une analogie avec le processus de diapause chez certains mammifères a été esquissée.

Ce modèle ouvre de nouvelles perspectives palpitantes pour la compréhension du développement embryonnaire humain.

Vendredi, c’est Constance Onfray du CR2TI qui a présenté ses travaux de thèse sur la caractérisation des différents stades de pluripotence de cellules souches, visant à l’établissement de standards pour une utilisation adaptée et concertée par les chercheurs du domaine :

• Cellules souches pluripotentes naïves (NPSC), pré-implantation, à l’origine de cellules embryonnaires et extra-embryonnaires ;
• Cellules souches pluripotentes « amorcées » (PPSC) post-implantation, à l’origine de cellules embryonnaires uniquement (epiblast-like) ;
• Cellules souches pluripotentes « étendues » (EPSC) post-implantation, manipulée chimiquement pour présenter des compétences embryonnaires et extra-embryonnaires,
• Cellules souches trophoblastiques (TSC), à l’origine de cellules extra-embryonnaires uniquement.

Constance a effectué une comparaison des propriétés de ces différents stades de pluripotence, à travers un profil transcriptomique, mais également une analyse de l’état de méthylation de leur ADN, de l’état d’activation/inactivation du chromosome X et enfin de leur métabolisme. Ces analyses ont été couplées avec une étude par spectrométrie de masse en collaboration avec la plateforme Protim. Ses travaux montrent que seule une combinaison des marqueurs de pluripotence (transcriptome, épigénétique, métabolisme, protéomique) permet une caractérisation complète et fine des différents stades : à chaque lignage et chaque stade du développement peuvent être associés une combinaison précise de marqueurs.

Ces études vont permettre de mieux choisir le modèle de cellule souche adapté aux questions posées. Elles contribuent ainsi à l’avancée des connaissances dans le domaine du développement humain, et donc à l’amélioration des techniques de fécondation in vitro.

Pour plus de précisions sur les travaux de Harunobu Kagawa :

• Castel G, Meistermann D, Bretin B, Firmin J, Blin J, Loubersac S, Bruneau A, Chevolleau S, Kilens S, Chariau C, Gaignerie A, Francheteau Q, Kagawa H, Charpentier E, Flippe L, Campion V, Haider S, Dietrich B, Kno ̈fler M, Arima T, Bourdon J, Rivron N, Masson D, Fournier T, Okae H, Freour T, and David L. Induction of Human Trophoblast Stem Cells from Somatic Cells and Pluripotent Stem Cells. Cell Reports, 33, 108419, 2020. DOI: 10.1016/j.celrep.2020.108419
• Kagawa H*, Javali A*, Khoei H*, Sommer T.M, Sestini G, Novatchkova M, Scholte Op Reimer Y, Castel G, Bruneau A, Maenhoudt N, Lammers J, Loubersac S, Freour T, Vankelecom H, David L, Rivron N. Human blastoids model blastocyst development and implantation. Nature, Published online December 2, 2021. DOI: 10.1038/s41586-021-04267-8

Et sur les travaux de Constance Onfray :

– https://papers.ssrn.com/sol3/papers.cfm?abstract_id=4521994