Organoïdes
Depuis environ 10 ans de nouveaux modèles expérimentaux de développement embryonnaires ont été développés. Ils sont regroupés sous le nom d’organoïdes qui englobe des dérivés du trophectoderme (que nous appelons trophoblastoïde) et du blastocyste (blastoïdes et même gastruloïdes). En partant de blastomères, de fibroblastes induits pour exprimer des facteurs de transcription caractérisant la pluripotence comme Nanog et Oct4, c’est-à-dire la capacité de différencier en cellules des trois feuillets embryonnaires, épiblaste, mésoblaste et endoblaste, de nouvelles structures embryonnaires ont été créées qui miment le développement in vivo du zygote humain.Un complément sur l’expression des facteurs de transcription du développement est nécessaire. Dans le blastocyste humain, le premier marqueur du trophoblaste est la protéine CDX2. Des cellules souches trophoblastiques (HTSC) ont été obtenues à partir du blastocyste ou de cytotrophoblaste de la zone d’ancrage des villosités. Cultivées en milieu 3D, c’est-à-dire en suspension, en présence de EGF, elles s’assemblent en vésicules (trophoblastoïde) de structure inversée par apport aux villosités placentaires : le syncytiotrophoblaste est interne et le cytotrophoblaste est externe. La sous-unité β de l’hCG qui est exprimée signe la présence de syncytiotrophoblaste. Placée en culture 2D, du trophoblaste extra-villeux exprimant HLA-G apparait à la périphérie.Des cellules souches trophoblastiques (HTSC) ont été également produites à partir de cellules souches pluripotentes (HPSC) en les traitant avec la protéine BMP4 ; elles peuvent fusionner et sécréter de la sous-unité β de l’hCG. D’autre part des cellules souches dites naïves (HNPSC) dans lesquelles l’inactivation d’un chromosome X n’est pas effective ont aussi été converties en véritables cellules souches trophoblastiques (HTSC). Ces cellules naïves sont présentes en phase préimplantatoire du développement, après la réactivation des deux X dans le zygote et avant le 6ème jour après la fécondation. À la différence, les cellules souches dites amorcées, dans lesquelles un X est bien inactivé, traitées par BMP4 donnent du cytotrophoblaste qui ne se renouvèle pas et ne forme pas de syncytiotrophoblaste ni de trophoblaste extra-villeux. Ceci suggère qu’au sein de l’embryon, en période préimplantatoire entre 4 et 5 jours après la fécondation, alors que les deux X sont fonctionnels, l’épiblaste du bouton embryonnaire, pourrait déterminer des HTSC qui donneront ultérieurement les trophoblastes. Cette période est déterminante pour la ségrégation des structures extra-embryonnaires.Le blastocyste humain de 96 heures est constitué d’une masse cellulaire interne, d’une cavité et d’une monocouche cellulaire périphérique. Il fait environ 150 µmètres. Le trophectoderme périphérique exprimant GATA3 représente 63 % des tissus, l’épiblaste marqué par OCT4 27 %, l’endoderme primitif exprimant GATA4 à seulement 5 %.En 2022 l’équipe de H. Kugawa, a développé des blastoïdes humains produits à partir des cellules souches pluripotentes naïves (HNPSC) cultivées dans un milieu spécial dit PXGI, inhibant les voies Hippo (une cascade de kinase, de coactivateurs de facteurs de transcription et de partenaire de la liaison à l’ADN), du TGF β et de ERK. Ils présentaient les 3 tissus embryonnaires trophectoderme, épiblaste et endoderme primitif. La proportion des cellules de chaque tissu correspondait approximativement à celle du blastocyste humain in vivo.L’épiblaste y déterminait la spécification du trophectoderme et sa polarisation pour permettre son adhérence à des cellules endométriales préalablement stimulées par des hormones. Les auteurs rapportent la différenciation du trophoblaste en syncytiotrophoblaste et en trophoblaste extra-villeux exprimant la sous-unité β de l’hCG et l’HLA-G respectivement. Ainsi cette méthode a permis d’arriver jusqu’au 13e jour du développement normal.Côté de l’embryon de souris, on dispose désormais de modèles comme les blastoïdes et les gastruloïdes susceptibles de mimer le développement embryonnaire, l’implantation dans l’utérus et les modifications cellulaires et circulatoires l’accompagnant (voir l’article de Burgaud et col de 2023).