Des scientifiques filment pour la première fois une étape clé de l’implantation de l’embryon humain

Des chercheurs viennent de filmer, pour la toute première fois, une séquence décisive à l’origine d’une nouvelle vie humaine. Cette avancée ouvre enfin la « boîte noire » des tout premiers instants du développement et pourrait, à terme, contribuer à améliorer les traitements de fertilité.

Implantation dans l’utérus : un moment crucial longtemps resté invisible

Chaque être humain vivant aujourd’hui a commencé comme un simple amas de cellules flottant librement, en quête d’un endroit où s’établir. Malgré des probabilités défavorables, nos embryons y sont parvenus : ils se sont intégrés au corps de leur mère.

Ce succès porte un nom : l’implantation. Elle se produit au cœur de l’utérus et, jusqu’à présent, les scientifiques ne disposaient que d’instantanés épars de ce phénomène.

Il faut d’ailleurs attendre des semaines avant qu’une échographie puisse distinguer quoi que ce soit dans cette obscurité.

Un nouveau modèle d’utérus révèle une invasion étonnamment active

Un dispositif inédit permet désormais d’observer de beaucoup plus près ce processus, surprenant par son caractère invasif. Des enregistrements en accéléré montrent des embryons humains, en laboratoire, pénétrer vigoureusement une matrice à base de collagène afin de créer une cavité propice à la connexion et à la poursuite de la croissance.

« Pour la première fois, nous avons pu regarder l’implantation de l’embryon humain se dérouler de manière dynamique », a déclaré à ScienceAlert l’auteur senior et bioingénieur Samuel Ojosnegros, du Barcelona Institute of Science and Technology (BIST).

« Nous avons ouvert une fenêtre sur une étape du développement qui était auparavant cachée. »

Les expériences ont été menées en laboratoire, et non dans un utérus réel. Cela dit, la plateforme mise au point par Ojosnegros et ses collègues recrée l’architecture et les apports nutritifs nécessaires pour permettre à des embryons donnés de s’implanter.

Une étape où tout peut basculer

Dans des conditions naturelles, cette phase critique peut facilement mal se dérouler. Environ 60 % des grossesses qui échouent le font au moment de l’implantation ou peu après, ce qui fait de cette étape un véritable goulot d’étranglement de la vie.

Un embryon humain s’implante en général cinq à six jours après la fécondation (quand l’ovule et le spermatozoïde se rencontrent). À ce stade, il s’agit d’un ensemble de 100 à 200 cellules - trop petit pour être visualisé par échographie.

Jusqu’ici, cela signifiait que les chercheurs pouvaient surtout suivre en laboratoire les cinq premiers jours du développement embryonnaire.

Des différences nettes avec la souris, et des forces mécaniques mesurables

Le modèle utérin conçu par Ojosnegros et son équipe élargit cette fenêtre d’observation au-delà de ce premier cap. La technologie peut être utilisée sous forme de gel plat ou de gouttelette, afin de suivre l’implantation en 2D ou en 3D.

En comparaison avec des embryons de souris - qui ne faisaient qu’une invasion superficielle de la matrice - les scientifiques ont constaté que les embryons humains s’enfonçaient profondément, s’enveloppant entièrement dans la matrice de collagène.

« Notre technologie nous permet d’identifier précisément où l’embryon exerce une force, et nous avons constaté qu’il applique une force mécanique importante pour s’implanter et envahir », a expliqué Ojosnegros.

« Cela signifie que les études chez la souris ne peuvent nous mener que jusqu’à un certain point pour comprendre l’implantation humaine. »

Blastocystes et remodelage du collagène : deux modes d’observation

Lorsque des blastocystes sont déposés à la surface d’un gel plat, on peut les voir s’attacher à la surface de collagène, puis y pénétrer.

Lorsqu’ils sont placés à l’intérieur de gouttelettes, en revanche, les embryons semblent « tirer » les fibres de collagène des tissus maternels vers leur centre, remodelant l’environnement qui les entoure.

L’auteure principale, Amélie Luise Godeau (BIST), et son équipe avancent l’hypothèse que l’embryon établit, d’une manière ou d’une autre, une connexion entre l’environnement maternel et ses propres tissus.

Une limite assumée, et un avantage pour tester des pistes d’amélioration

Ce que la paroi utérine ferait en réponse dépasse le cadre de l’étude. La matrice à base de collagène n’est pas fabriquée à partir de cellules utérines humaines : elle ne peut donc offrir qu’une partie du tableau.

Cette limite présente toutefois un atout : la composition de la matrice peut être ajustée afin d’observer comment les embryons humains réagissent à différents environnements, ou à des composés susceptibles d’améliorer l’implantation.

« Par exemple, via notre start-up Serabiotics, et en collaboration avec l’entreprise pharmaceutique Grifols, nous avons développé un complément protéique utilisable en clinique pour augmenter les taux d’implantation », a indiqué Ojosnegros, cofondateur de Serabiotics.

L’équipe entend poursuivre l’exploration de l’implantation embryonnaire afin de mieux comprendre cette étape du développement, à la fois mystérieuse et déterminante.

L’étude a été publiée dans Science Advances.