Le début de la transcription génique spécifique à l’embryon, également connue sous le nom d’activation du génome embryonnaire (EGA), est une étape cruciale dans le parcours de développement d’un organisme. Bien que l’EGA ait été étudiée dans une certaine mesure chez la souris, l’EGA humaine reste largement inexplorée, principalement en raison du manque de nouveaux in vitro modèles cellulaires et restrictions éthiques sur l’utilisation d’embryons humains. Ainsi, des modèles cellulaires ressemblant au stade du blastomère humain – lorsque l’embryon subit un processus de duplication cellulaire – sont nécessaires pour étudier les premiers stades de l’EGA humaine et comprendre les événements qui se produisent au début du développement embryonnaire.
Pour permettre de telles études, cinq groupes de recherche indépendants ont récemment développé différentes méthodes pour produire des cellules humaines de type 8 cellules (8CLC) – une petite sous-population de cellules dérivées de cellules souches pluripotentes humaines (hPSC) – ressemblant beaucoup aux cellules souches pluripotentes humaines (hPSC). stade embryonnaire. Taubenschmid-Stowers et coll. et Moya-Jódar et coll. trouvé des 8CLC provenant de hPSC naïves dans deux conditions de culture différentes mais spécifiques, tandis que Mazid et coll. conditions de culture optimisées pour déterminer l’existence de 8CLC dans les hPSC naïves. Ailleurs, Yu et coll. utilisé le criblage chimique pour favoriser la conversion des hPSC de type épiblaste pré-implantatoires en 8CLC. Yoshihara et coll. cellules de type blastomère induites (iBM) reprogrammées à partir de cellules souches embryonnaires humaines (CSEh) par expression transitoire de DUX4, un facteur de transcription activé juste après la fécondation. Bien que tous les groupes de recherche aient identifié ces cellules comme des 8CLC à l’aide du séquençage d’ARN unicellulaire (scRNA-seq), l’étendue des similitudes ou des différences entre ces populations de 8CLC reste inconnue.
Dans une nouvelle étude, le professeur agrégé Masahito Yoshihara de l’Institut de recherche universitaire avancée et de l’École supérieure de médecine de l’Université de Chiba, ainsi que le professeur Juha Kere du Département des biosciences et de la nutrition du Karolinska Institutet, en Suède, et de l’Université d’Helsinki, en Finlande, a entrepris de combler ce déficit de connaissances. Ils ont comparé les profils transcriptomiques des 8CLC rapportés par les cinq groupes de recherche, y compris le leur, entre eux et avec des blastomères au stade 8 cellules. Leurs conclusions ont été mises en ligne le 20 juillet 2023 et publiées dans le volume 18, numéro 8 de Rapports sur les cellules souches journal le 8 août 2023.
Pour cette comparaison, les chercheurs ont d’abord intégré les données scRNA-seq des cinq 8CLC développés avec deux ensembles de données d’embryons humains préimplantatoires – Petropoulos et coll. et le Yan et coll. ensembles de données. Le Yan et coll. l’ensemble de données comprenait des CSEh et des embryons amorcés, tandis que l’étude Petropoulos et coll. L’ensemble de données comprenait des données du troisième jour embryonnaire (stade 8 cellules) au septième jour.
L’analyse statistique des données intégrées avec succès a révélé que les cellules iBM reprogrammées par le Dr Yoshihara et son équipe présentaient la plus grande similitude avec l’embryon au stade 8 cellules dans les deux ensembles de données, tandis que les autres 8CLC étaient hétérogènes. Ces résultats ont été renforcés par l’annotation du type cellulaire des 8CLC utilisant les données scRNA-seq d’embryons humains préimplantatoires comme références.
L’analyse de l’expression génique de tous les 8CLC a révélé que les gènes EGA étaient fortement exprimés, l’expression des gènes de pluripotence étant minime dans les cellules iBM. Les autres 8CLC présentaient une expression plus élevée des gènes de pluripotence. Les chercheurs ont également trouvé des preuves convaincantes suggérant que l’origine des 8CLC, ainsi que leur mode de reprogrammation, pourraient affecter les propriétés cellulaires finales.
Ils prévoient que les résultats actuels déclencheront des recherches plus approfondies sur le développement embryonnaire humain précoce. Comme l’explique le Dr Yoshihara, « Les modèles cellulaires développés nous permettront d’étudier les premières étapes de la vie humaine sans soucis éthiques. De plus, les cellules reprogrammées surmontent la contrainte du nombre limité d’échantillons d’étude, puisqu’elles peuvent être produites en grand nombre à la fois.«
Avec davantage de clarté sur le mécanisme du développement humain précoce normal, il sera peut-être possible de trouver de nouvelles méthodes pour comprendre les causes de l’infertilité et améliorer le succès du développement humain. in vitro fertilisation.