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Fracturation hydraulique dans l’embryon

SCIENCE jl

Des biologistes de l’Institut Curie et du CNRS, en collaboration avec une équipe de physiciens du Centre interdisciplinaire de recherche en biologie (Collège de France/CNRS/Inserm), lèvent le voile sur l’un des mystères du développement embryonnaire des mammifères.

Vous pensiez la fracturation hydraulique réservée à l’extraction des gaz de schiste ? Et bien, non. Voilà qu’elle entre en jeu dans la formation de l’embryon ! C’est la découverte pour le moins étonnante que viennent de publier des chercheurs de l’Institut Curie dans la revue Science.

L’équipe de biologistes de Jean-Léon Maître, chercheur CNRS, à l’Institut Curie, s’intéresse au développement des mammifères, de la première cellule issue de la fécondation à la formation d’un organisme complet.

En collaboration avec une équipe de physiciens dirigée par Hervé Turlier au Collège de France, Jean-Léon Maître et ses collègues ont étudié comment une cavité remplie de liquide, appelée blastocèle, se forme au sein de l’embryon lors de la phase préimplantatoire (avant qu’il se fixe dans l’utérus) de son développement. En effet, quelques jours après la fécondation, alors que l’embryon n’est qu’un amas de cellules, une cavité se forme, repoussant « dans un coin » de cette sphère certaines des cellules. Cette étape est essentielle au développement de l’embryon puisque, de la position de cette cavité, dépend ensuite toute l’organisation symétrique des mammifères.

Les petites poches d’eau se vident dans les plus grosses pour former une cavité

Les chercheurs ont donc mené des expériences sur des embryons de souris : « les étapes de formation de l’embryon préimplantatoire sont très similaires chez la souris et chez l’homme, en particulier pour ce qui concerne leur architecture. Les types de forces qui permettent d’aboutir à ces formes sont probablement les mêmes », explique-t-il. Ils ont utilisé des embryons de souris génétiquement modifiées, afin de produire un marqueur des liens adhésifs entre les cellules, observable en microscopie à haute résolution. Ainsi, ils ont pu observer que des centaines de poches d’eau microscopiques commençaient par apparaître entre les cellules et que celles-ci se forment par fracturation hydraulique. Autrement dit, de l’eau s’infiltre entre les cellules en faisant céder sur son passage les points de jonction les plus fragiles entre elles. En fabriquant un embryon hybride, dont une partie des cellules étaient moins fortement liées entre elles que les autres, les chercheurs ont même pu imposer le lieu de formation de ces microcavités. A l’aide d’un modèle physique, les chercheurs ont enfin montré que ces poches subissent un phénomène apparenté au mûrissement d’Ostwald : les plus grosses attirent vers elles le contenu des plus petites qui se vident donc jusqu’à ce que, peu à, peu, une seule grosse cavité subsiste. C’est ce même mécanisme qui explique le grossissement des bulles dans un bain moussant.

Cette description mécanique de l’embryon illustre le caractère interdisciplinaire de ces travaux et la contribution essentielle de l’équipe d’Hervé Turlier, au Collège de France, cosignataire de cette découverte.

« Ces travaux pourraient trouver des applications dans les techniques de procréation médicalement assistée (PMA). Environ deux tiers des tentatives d’implantation d’embryons issus de fécondations in vitro (FIV) échouent sans que l’on ne comprenne vraiment pourquoi. Toute connaissance supplémentaire sur l’embryon préimplantatoire est donc susceptible d’améliorer ces chiffres », poursuit Jean-Léon Maître.

Pour en savoir plus :

Hydraulic fracturing and active coarsening position the lumen of the mouse blastocyst