Un organisateur de Spemann produit à partir de cellules humaines

Pour PrépaBCPST et PrépaAgreg
Thèmes : développement embryonnaire, signalisation cellulaire

En 1924, Spemann et Mangold ont réalisé l'une des expériences les plus marquantes dans l'histoire de la biologie du développement. Par des expériences de greffe et de suivi des cellules greffées (grâce à des différences de pigmentation entre les deux espèces de Triturus utilisées), ils ont montré que la lèvre dorsale du blastopore des Amphibiens est capable d'envoyer des signaux aux cellules voisines et de changer leur destin : c'était la première mise en évidence d'une induction embryonnaire. Cette induction a pour effet de neuraliser l'ectoderme (production d'un tube neural au lieu d'épiderme) et de dorsaliser le mésoderme (production de somites au lieu de mésoderme ventral). La lèvre dorsale du blastopore est ainsi devenue l'organisateur de Spemann.

La présence d'un homologue d'organisateur de Spemann a été démontrée sur le modèle oiseau et chez la souris : c'est le noeud de Hensen au bout antérieur de la ligne primitive. Pour la souris, il a fallu attendre 1994 (soit 70 ans après l'expérience sur les Amphibiens) pour que cette démonstration soit faite, tellement c'était techniquement compliqué sur des tissus aussi petits à ce stade. Mais la présence d'un organisateur n'a jamais été démontrée chez l'Homme pour des raisons évidentes d'accessibilité et d'éthique. Le moment supposé où l'organisateur de Spemann devrait jouer son rôle chez l'Homme se situe vers 3 semaines post-fécondation.

Dans un article de Nature de la semaine dernière, des chercheurs américains ont réussi à contourner le problème en utilisant des cellules embryonnaires souches (ES) humaines pluripotentes. En les incubant dans un milieu contenant des Wnt et de l'activine, ils les ont spécifiés en cellules qui, une fois greffées dans l'ectoderme à la périphérie d'un embryon de poulet, sont capables de l'induire en tissu neural (alors que cet ectoderme donne un tissu extracellulaire apparenté à l'épiderme sans cette greffe).

Source : https://www.nature.com/articles/d41586-018-05115-y?utm_source=twt_na&utm_medium=social&utm_campaign=NNP

h : à gauche l'embryon de poulet normal; à droite, en rouge les cellules humaines greffées. On distingue un axe non marqué en rouge (provient du poulet et non du greffon). En i, j,k les cellules de cet axe expriment Sox2, un marqueur neural (en vert) montrant bien l'induction neurale. Source : Martyn et al., 2018 : doi:10.1038/s41586-018-0150-y

Même si c'est une avancée intéressante, il s'agit d'une preuve indirecte, à partir de cellules, certes humaines, mais obtenues in vitro. Néanmoins, les cellules ES sont issues d'embryons (la masse cellulaire interne de blastocystes) et ont été soumis à des molécules de signalisation qui sont actives dans la région de l'embryon où se met en place le noeud de Hensen. On peut donc dire que c'est une modélisation qui s'approche autant que possible des conditions in vivo.

Pour tout savoir sur l'organisateur de Spemann : voir cette page.