Imaginez que nous puissions observer et comprendre le développement d'un embryon humain dans le ventre de sa mère depuis le début. C'est exactement ce que cette équipe de scientifiques fait: elle a décrypté, jusqu'à la moindre cellule, comment le squelette d'un enfant à naître se forme et grandit. Les chercheurs dirigés par Ken To du Wellcome Sanger Institute, au Royaume-Uni, ont récemment publié leurs découvertes dans la célèbre revue spécialisée Nature.
Nous commençons tous notre vie comme un seul ovule fécondé. Mais jusqu'à présent, la manière dont cette cellule donne naissance à tous les types de cellules, de tissus et d'organes n'était que partiellement connue. Les chercheurs britanniques ont désormais créé une sorte d'«atlas cellulaire» de la formation du squelette humain, qui montre comment des gènes spécifiques et leurs interactions forment tous les os.
Pour leur étude, les scientifiques ont analysé des échantillons de tissus d'embryons du premier tiers de la grossesse, soit environ cinq à onze semaines après la fécondation. Ils ont déterminé les gènes actifs ainsi que leurs marques dites épigénétiques pour chaque cellule dans les sites de formation du squelette et du crâne de l'embryon.
Le résultat est fascinant: la formation des os humains commence environ six à huit semaines après la fécondation – ce qui correspond au moment où l'embryon devient un fœtus. Dans les membres, des cellules cartilagineuses servent d'abord de «guide» et d'échafaudage pour les os en formation. Ces structures cartilagineuses sont progressivement remplacées par du tissu osseux à partir de la huitième semaine de grossesse.
L'auteur de l'étude, Ken To, explique:
Ces travaux ont également révélé certains types de cellules et voies de signalisation inconnus auparavant, ainsi que des différences par rapport au développement du squelette chez les souris.
Le développement du crâne se déroule toutefois différemment de celui des autres os. Le toit du crâne n'est pas formé par une structure provisoire de cellules cartilagineuses. Au lieu de cela, des cellules productrices d'os se multiplient directement dans une enveloppe membraneuse du crâne de l'enfant. Ces précurseurs osseux apparaissent sur les bords des futurs os frontaux et pariétaux et assurent l'ossification progressive de ces zones, tandis que les sutures crâniennes restent souples. Ce mécanisme est essentiel pour que le cerveau ait suffisamment d'espace pour se développer.
L'équipe de chercheurs a également examiné comment 65 médicaments courants peuvent affecter le développement du squelette de l'embryon. Les femmes enceintes doivent éviter certains médicaments, car ils peuvent provoquer des malformations. «Nos analyses permettent désormais d'identifier les lignées de cellules osseuses dont l'activité génétique est modifiée par ces agents tératogènes», ont rapporté To et ses collègues. Grâce à ces nouvelles connaissances, les médicaments peuvent être testés plus spécifiquement pour les effets secondaires – et ainsi être plus sûrs.
Les auteurs de l'étude en sont convaincus: le nouvel atlas cellulaire représente un outil important pour la recherche médicale future. Outre le squelette, d'autres organes ont déjà été cartographiés, notamment le système digestif, des parties du cerveau et des éléments du système immunitaire. Au total, 40 articles spécialisés ont été publiés sur l'état actuel de ces cartographies.
Traduit et adapté de l'allemand par Léa Krejci
