Les scientifiques ont créé la première chimère homme-cochon. Selon le portail IFLscience.com, une équipe internationale de chercheurs a mené une expérience dans laquelle ils ont réussi à obtenir un embryon hybride de porc et d'humain.

Des cellules souches humaines ont été introduites dans des embryons de porc à un stade précoce. En conséquence, plus de deux mille hybrides ont été obtenus, qui ont été introduits dans le corps de la truie. 186 embryons se sont transformés en chimères - des organismes constitués de cellules génétiquement différentes.

Seule une cellule d'embryon sur 10 000 était humaine, mais le fait que des cellules humaines se soient enracinées et fonctionnent comme partie d'un organisme unique est déjà un grand pas pour la science. Auparavant, les scientifiques étaient incapables de croiser un humain avec un autre gros animal. Ceci est notamment entravé par les différents rythmes de développement des organismes : par exemple, la gestation chez l'homme dure 9 mois, chez le porc - en moyenne 112 jours.

Il existe une pénurie mondiale d’organes destinés à la transplantation. Les gens attendent des années avant une greffe d’organe ; certains meurent sans attendre un donneur approprié. Malgré cela, les expériences scientifiques susceptibles de résoudre ce problème suscitent un tollé général et un débat sur l’éthique.

Pour cette raison, les National Institutes of Health (NIH) des États-Unis, la principale agence gouvernementale responsable du développement médical, ont refusé de financer de telles expériences en 2015. En août 2016, le NIH a proposé de lever le moratoire sur ces études, mais cela n’a pas encore été fait.

Les embryons porcins et humains ont pu se développer pendant 28 jours (cette période correspond au premier trimestre de grossesse chez un porc). Une fois qu'ils se sont révélés viables, ils ont été retirés du corps de la truie.

"C'est assez long pour comprendre comment les cellules porcines et humaines se mélangent, mais pas assez pour soulever un débat éthique sur les animaux chimères adultes", a déclaré l'auteur principal Juan Carlos Izpisua Belmonte, professeur au Salk Institute for Biological Studies en Californie, aux États-Unis.
L’idée de créer un hybride humain-porc pour fournir des greffes d’organes à ceux qui en ont besoin est vraiment étonnante. Le débat sur l’éthique de telles expériences se poursuivra encore longtemps, voire jamais. Après tout, aujourd’hui, les gens qui consomment quotidiennement des produits carnés coexistent dans le même monde et ceux qui considèrent qu’il n’est pas naturel d’élever des animaux dans le seul but de les manger.

Basé sur des documents provenant de : iflscience.com

Le monde s’est rapproché de l’un des dilemmes éthiques auxquels nous ne voulions pas penser. Les scientifiques ont produit les embryons en combinant l’ADN de porcs et d’humains pour créer ce qu’on appelle une chimère. Ils se sont développés pendant plusieurs semaines avant d'être détruits. On peut supposer que les embryons hybrides vont bientôt se développer davantage, mais des problèmes techniques ont rendu leur formation plus difficile que prévu par les scientifiques.

Comment apparaissent les chimères ?

Les chimères sont des organismes formés de deux cellules fécondées, ou zygotes, provenant d'espèces différentes. Comme leur nom l'indique, ils devraient rester dans les pages des livres de JK Rowling ou de la mythologie ancienne, mais il existe de bonnes raisons pour lesquelles certains scientifiques souhaitent les créer. En particulier, des personnes meurent faute de donneurs d’organes tels que des cœurs et des reins. Les chimères créées en combinant des cellules porcines et humaines fécondées pourraient être une solution à ce problème, en fournissant des organes suffisamment similaires aux nôtres pour être transplantés efficacement.

Questions éthiques

Beaucoup de gens pensent que l'idée semble horrible, mais d'autres soutiennent que ce n'est pas pire que d'élever des animaux, souvent dans des conditions horribles, juste pour les manger. De plus, il serait difficile d'expliquer à une personne dont le seul espoir de survie est un foie de chimère que cette idée semble trop répugnante à mettre en œuvre. Les écrivains et les philosophes de science-fiction tentent depuis un certain temps de s'attaquer à ce problème éthique, mais les institutions politiques et le grand public ont tendance à le reléguer dans le panier des choses compliquées dont nous n'avons pas encore à nous soucier.

Par conséquent, l’annonce de la création réussie d’un embryon hybride sert de signal d’alarme : nous ne pouvons plus tarder à résoudre ce problème et devons le résoudre maintenant.

La première étape du travail des scientifiques

Les efforts du chercheur principal, le professeur Juan Carlos Belmonte de l'Institut Salk, et de son équipe ont montré qu'il existe bien plus que de simples obstacles éthiques sur cette question. "L'objectif ultime est de développer des tissus et des organes fonctionnels et transférables, mais nous en sommes loin", a déclaré Belmonte dans un communiqué. "C'est une première étape importante."

Belmonte a commencé par placer des cellules souches de rat dans des embryons de souris. D’autres chercheurs l’ont déjà fait. Il a ensuite utilisé des outils d'édition génétique pour supprimer les gènes responsables du développement d'organes spécifiques chez la souris et les remplacer par des équivalents de rat. "Les cellules de rat possèdent une copie fonctionnelle du gène de souris manquant, elles peuvent donc déplacer les cellules de souris et remplir les niches libérées pour le développement d'organes", a déclaré le premier auteur, le Dr Jang Wu, également de l'Institut Salk.

Pourquoi utilise-t-on des embryons de porc ?

Des cellules souches humaines ont également déjà été injectées dans des embryons de souris, mais les résultats étaient insignifiants. Belmonte et Wu sont allés plus loin et ont tenté d'injecter des cellules humaines dans des embryons de vache et de porc. Certains travaux sur les embryons de vaches se sont révélés plus difficiles et plus coûteux, c'est pourquoi le choix a été fait en faveur des porcs.

Mais même après cela, le travail n’a pas été facile. Il faut moins de quatre mois entre la conception et la naissance d'un cochon, son développement est donc beaucoup plus rapide que celui des humains.

Bien que l’équipe ait pu obtenir des cellules souches pluripotentes humaines intermédiaires pour former une chimère au sein d’un embryon de porc, l’hybride ressemblait plus à un animal qu’à un humain. Les auteurs considèrent qu'il s'agit d'un bon résultat, car bon nombre des plus gros problèmes éthiques surviennent lors de la création d'une créature dotée d'un cerveau humain.

Les embryons ont été détruits au bout de 3 à 4 semaines et ont démontré leur viabilité à ce stade. Les auteurs travaillent à installer des gènes humains spécifiques dans des chimères ultérieures (comme cela a été fait avec des rats et des souris) afin de créer davantage d'organes humains.

L'embryon est un hybride d'un humain et d'un porc. Des biologistes américains, japonais et espagnols ont introduit des cellules souches humaines dans un œuf de porc. Les scientifiques ont nommé l'embryon cultivé dans le ventre d'un animal une chimère - en l'honneur d'une créature de la mythologie ancienne. À l’avenir, ces études permettront aux scientifiques de cultiver des organes destinés à la transplantation et d’étudier la nature des maladies génétiques. Pour que la recherche avance, les scientifiques doivent non seulement prouver l’efficacité des expériences, mais aussi leur éthique.

Quelle est l’essence de l’expérience ?

Un groupe de scientifiques américains du Salk Institute for Biological Research en Californie a injecté des cellules souches humaines dans un embryon de porc à un stade précoce de son développement et l'a placé dans l'utérus de l'animal. Un mois plus tard, les cellules souches se sont transformées en embryons contenant les rudiments de tissus humains : cœur, foie et neurones.

Sur les 2 075 embryons transférés, 186 se sont développés jusqu’au stade de 28 jours. Les embryons résultants étaient « extrêmement instables », admettent les scientifiques, mais jusqu’à présent, ils constituent l’hybride humain le plus réussi. Les scientifiques écrivent que la chimère qui en résulte constitue une étape cruciale vers la création d’embryons animaux dotés d’organes humains fonctionnels.

Source : Presse cellulaire

L'objectif ultime est de produire des organes fonctionnels et prêts à être transplantés ; les expériences réalisées constituent le premier pas dans cette direction, écrit WP, citant des scientifiques californiens.

Les résultats d'une étude similaire sont rapportés dans le premier numéro de la revue Nature en 2017. Comme il ressort de la publication, un groupe de scientifiques du Japon et des États-Unis a réussi à faire pousser un pancréas de souris à l'intérieur d'un rat, puis à transplanter l'organe producteur d'insuline chez des souris diabétiques, ce qui n'a pas provoqué de rejet immunitaire. C'était la première confirmation que la transplantation d'organes interspécifiques est possible, écrit Nature.

Pourquoi est-ce nécessaire ?

L'objectif principal des scientifiques est de cultiver des organes humains à l'aide d'embryons de grands animaux. Selon le ministère américain de la Santé, 22 personnes meurent chaque jour en attendant une transplantation d'organes. Les scientifiques tentent depuis longtemps de cultiver des tissus artificiels en dehors du corps humain, mais les organes développés dans une boîte de Pétri (le soi-disant récipient pour la culture de micro-organismes) sont très différents de ceux cultivés à l'intérieur d'un organisme vivant.

La technologie permettant de cultiver des organes artificiels sera très probablement similaire à l'expérience réalisée avec des souris et des rats, écrit le Washington Post. Les rats qui ont reçu de nouvelles cellules dans le cadre des études décrites dans Nature ont été génétiquement modifiés. Ils ne pouvaient pas cultiver leur propre pancréas, alors les cellules souches « remplissaient l’espace vide ». Certaines des glandes apparues chez les rats ont été transplantées chez des souris malades. Après l'opération, les souris ont vécu avec des niveaux de glucose sains pendant un an, soit la moitié de leur vie en termes humains, écrit WP.

L'étude a prouvé que la transplantation entre espèces est non seulement possible, mais également efficace, a commenté les résultats de l'auteur principal de l'étude, Hiromitsu Nakauchi, de l'Université de Stanford. Les scientifiques ont réussi à « faire grandir » le cœur et les yeux de la même manière.

Quelles sont les difficultés ?

Des scientifiques californiens ont obtenu les premiers résultats quatre ans après le début des recherches. Selon eux, les porcs sont des animaux idéaux pour cette expérience. Leurs organes ont à peu près la même taille, mais ils grandissent beaucoup plus vite que les humains. Dans des recherches ultérieures, le facteur temps devrait devenir le facteur principal, admettent les chercheurs.

"Jusqu'à présent, le nombre de cellules humaines dans l'embryon résultant est très petit et l'ensemble du processus se déroule au stade embryonnaire précoce. Il est donc trop tôt pour parler de la création d'une chimère à part entière", ont commenté les collègues de Nakauchi. résultat. Dans les embryons résultants, il n'y avait qu'une seule cellule humaine pour 100 000 cellules de porc (efficacité 0,00001 %). "Il suffit d'atteindre une efficacité de 0,1% à 1% des cellules", a expliqué à la BBC l'un des auteurs de l'étude californienne.

Après quatre semaines de développement, les scientifiques de l'Institut Salk, pour des raisons éthiques, ont détruit les embryons résultants pour empêcher la chimère de se développer pleinement. "Nous voulions simplement répondre à la question de savoir si les cellules humaines peuvent s'adapter", a expliqué l'un des auteurs.

Questions éthiques

En 2015, les National Institutes of Health des États-Unis ont imposé un moratoire sur le financement de la recherche impliquant le croisement de cellules humaines et animales. Étant donné que les cellules souches peuvent se développer en n’importe quel tissu humain, un animal doté d’un cerveau humain pourrait éventuellement être créé, estiment certains bioéthiciens. D’autres soulignent la violation de la « frontière symbolique » entre les humains et les animaux, écrit WP.

Des scientifiques californiens affirment que les craintes entourant les « chimères » ressemblent davantage à des mythes qu'à des expériences contrôlées, mais admettent que la possibilité qu'un animal naisse avec des cellules humaines est une préoccupation.

En août, les National Institutes of Health des États-Unis ont autorisé le retour du financement de la recherche sur les chimères. L'organisation propose d'autoriser l'introduction de cellules souches humaines dans les embryons à un stade précoce du développement des grands animaux, à l'exception des autres primates.

« Nous avons enfin pu prouver que cette approche de création d’organes est possible et sûre. J'espère que les gens comprennent cela. Beaucoup de gens pensent qu’il s’agit de science-fiction, mais maintenant cela devient une réalité », a commenté Nakauchi à propos de la possible levée de l’interdiction.

Daniel Sotnikov

Photo d'aperçu : extrait du film « Chimère »

Photo d’en-tête : WikiCommons

Des généticiens ont cultivé un embryon de porc de 4 semaines avec les rudiments d'organes humains

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La chimère rat-souris montre le développement normal de l'embryon (B) et des organes internes : reins, cœur, foie, poumons, pancréas et cerveau au sein de l'organisme hôte (C)

La pluripotence est une propriété unique des cellules souches embryonnaires qui peuvent se transformer en n'importe lequel des 200 types connus de cellules somatiques, conformément à un programme de développement embryonnaire donné et à d'autres conditions. Les scientifiques ont appris à prélever ces cellules sur des embryons humains et à les cultiver en laboratoire. De nombreuses expériences ont montré que les cellules pluripotentes conservent la capacité de se différencier en n’importe quel type de cellule, y compris les spermatozoïdes et les ovules.

Mais en laboratoire, il est très difficile de cultiver un organe à part entière à partir de cellules souches, car la physiologie humaine est presque impossible à recréer à partir de zéro. Les scientifiques ne savent pas encore programmer les cellules avec autant de précision. Nous avons besoin d'un environnement naturel dans lequel le programme de développement des cellules vers l'organe souhaité est activé de lui-même. L'environnement idéal serait un embryon humain ou de primate, mais de tels tests sont interdits par la loi. Par conséquent, les scientifiques ont trouvé une issue en utilisant des embryons d'animaux physiologiquement proches de l'homme - porcs et bovins. Dans les pays développés, les expérimentations sur ces embryons sont encore autorisées.

Les chimères, organismes constitués de cellules génétiquement hétérogènes, sont excellentes pour résoudre ce problème. Les chimères peuvent faire pousser des organes à partir d’un autre organisme. Un certain nombre de ces expériences ont été réalisées par un groupe de scientifiques du Salk Institute for Biological Research (Californie). Ils ont notamment réussi pour la première fois à créer une chimère d’embryon de porc avec les rudiments d’organes humains.

Les chimères sont des organismes très intéressants d’un point de vue scientifique. Ils pourraient devenir un outil précieux pour la recherche scientifique, avec un potentiel d’utilisation dans les essais cliniques et les transplantations d’organes.

Aujourd’hui, la situation des donneurs d’organes est très tendue. Par exemple, le temps d’attente moyen pour un rein est d’environ 10 ans. L'espérance de vie moyenne sous dialyse est de 5 ans. Si la technique de culture des chimères est perfectionnée, un rein approprié peut alors se développer beaucoup plus rapidement, tant que la personne est encore en vie.

En utilisant la technique d'édition génétique CRISPR-Cas9 et les dernières technologies de traitement des cellules souches, les scientifiques ont réussi à implanter des cellules souches dans des embryons et à cultiver divers organes de rat - pancréas, cœur et yeux - chez la souris. Cette expérience a confirmé la faisabilité conceptuelle de cette méthode d'obtention d'organes de donneurs.

Les chercheurs ont ensuite implanté des cellules humaines pluripotentes dans des embryons de porc, étudiant ainsi le développement des tissus et organes humains. Il s’agit de la première étape vers des recherches plus détaillées sur la croissance d’organes humains dans d’autres organismes adaptés en termes de taille, de physiologie et d’anatomie.

En 2015, une équipe de scientifiques dirigée par Izpisua Belmonte a créé la première chimère en suivant le développement de cellules humaines dans un embryon de souris non viable. Aujourd’hui, ils sont allés plus loin en utilisant la technique d’édition génétique CRISPR-Cas9 pour diriger le développement de cellules pluripotentes vers des organes spécifiques.

Grâce à l'édition génétique CRISPR-Cas9, les scientifiques ont modifié l'embryon hôte en désactivant les gènes responsables du développement d'un organe spécifique, par exemple le pancréas. Des cellules souches d’un autre animal (rat) possédant un gène pancréatique actif sont ensuite placées dans l’embryon. L'embryon lui-même se développe tout à fait normalement dans le corps de la mère porteuse, à l'exception du fait qu'il possède un pancréas étranger.

Exactement les mêmes expériences ont été réalisées avec d'autres organes de la chimère du rat et de la souris - les yeux et le cœur. Les scientifiques ont également découvert que les cellules pluripotentes du rat formaient de manière inattendue une vésicule biliaire dans l'embryon de souris, un organe absent chez le rat. Cela indique que les cellules pluripotentes du donneur sont fortement influencées par l'organisme hôte et adoptent ses programmes de développement.

Cependant, la culture d’organes humains à partir de porcs ne sera pas facile. Les scientifiques soulignent un certain nombre de difficultés qui surviennent lors du croisement d’organismes vivants très différents, comme l’homme et le porc. De telles difficultés n’existent pas lors de la culture d’organes dans des organismes génétiquement similaires. Par exemple, les humains et les porcs ont des périodes de gestation très différentes (112 jours pour un porc).

Cependant, une expérience avec des organes humains sur des embryons de porc a été réalisée. Les précurseurs des tissus humains ont commencé à être créés et développés jusqu'à ce que l'embryon ait quatre semaines, mais pas avec les mêmes taux de réussite que la chimère rat-souris. Seul un petit nombre de cellules ont survécu – et elles ne se sont clairement pas développées en quoi que ce soit de viable. L'expérience a été arrêtée pour évaluer la sécurité et l'efficacité de la technologie.

Les scientifiques admettent que le but ultime de la recherche sur les chimères pourrait être la culture d'organes et de tissus humains à l'échelle industrielle, mais il s'agit d'une perspective très lointaine. Dans les années à venir, la recherche dans ce domaine aura une signification théorique plutôt que pratique. Ils permettront de mieux comprendre le développement embryonnaire humain et aideront à étudier certaines maladies qui ne peuvent être étudiées autrement.