Introduction
La recherche sur l'embryon humain est un domaine complexe et porteur d'espoir, suscitant à la fois fascination scientifique et préoccupations éthiques. Elle vise à approfondir notre compréhension du développement embryonnaire, d'améliorer les techniques de procréation médicalement assistée (PMA) et de développer de nouvelles thérapies cellulaires pour traiter diverses maladies. Cet article explore les objectifs de cette recherche, ses méthodes, ses limites actuelles et les enjeux éthiques qu'elle soulève.
Objectifs de la Recherche sur l'Embryon
La recherche sur l'embryon poursuit un certain nombre d'objectifs fondamentaux et thérapeutiques.
Compréhension du Développement Embryonnaire
Le premier objectif est d'approfondir les connaissances sur le développement de l'embryon, qu'il s'agisse de sa croissance « normale » ou de ses pathologies. L'observation de cellules, saines et malades, permet ainsi de comprendre les différents stades du devenir de l'embryon et des cellules qui composent son organisme.
Applications Thérapeutiques
Cette recherche a également un but thérapeutique. Observer des embryons et des cellules malades permet d'étudier des maladies génétiques rares en utilisant des cellules porteuses de ces altérations génétiques. Elles servent ainsi de modèles et permettent de tester les médicaments.
Par ailleurs, en créant des lignées cellulaires, c'est-à-dire en provoquant la différenciation des cellules, on peut également étudier le fonctionnement des cellules de différents organes et les processus de spécialisation. C'est particulièrement utile pour travailler sur des cellules qui se renouvellent peu dans l'organisme comme les neurones.
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Amélioration des Techniques de FIV
La recherche est aussi utilisée en vue d'améliorer la qualité des FIV. En étudiant le développement embryonnaire, on peut définir avec plus de précision ses critères de viabilité. La culture embryonnaire est un processus de sélection. Si en raison du faible nombre d’embryons de bonne qualité la sélection est terminée, nous pourrons réaliser le transfert à des phases précoces, comme le 2ème ou 3ème jour. Une autre situation à laquelle nous pouvons faire face est une cohorte embryonnaire de bonne qualité le 3ème jour, avec plus de 3 embryons d’excellente qualité. Si à ce moment-là nous réalisons le transfert, la sélection pourrait se faire par hasard et déboucher sur le choix d’embryons étant destinés à se bloquer ou à ne pas évoluer.
Aux 2ème et 3ème jours, l’embryon subit ses premières divisions ; à ces moments, le potentiel de l’embryon dépend de la qualité de l’ovocyte puisqu’il est tôt pour que les processus d’expression génétique commencent. À partir du 3ème jour, l’embryon a sa propre identité, et a ainsi la possibilité de continuer jusqu’à la phase de blastocyste ou de souffrir un blocage dans son développement.
Thérapie Cellulaire et Cellules Souches Embryonnaires
Enfin, les cellules souches embryonnaires sont porteuses d'un fort espoir pour la thérapie cellulaire. Leurs propriétés toutes particulières, notamment la pluripotence, pourraient permettre de les utiliser pour régénérer des organes adultes déficients - par exemple en cas de brûlure pour réparer les tissus - ou pour produire les substances nécessaires pour rétablir une fonction biologique. Elles offrent donc un réservoir inépuisable que l'on peut différencier à mesure des besoins thérapeutiques des patients.
Méthodes de Recherche sur l'Embryon
La recherche sur l'embryon peut se pratiquer de deux façons : soit sur l'embryon en entier, soit sur les cellules souches. La recherche sur les cellules souches est parfois présentée comme posant moins de problème éthique car on n'agit pas sur l'être dans sa totalité. En réalité, le prélèvement des cellules souches ayant détruit l'embryon, la conséquence est la même pour lui !
Recherche sur l'Embryon Entier
Les recherches sur l'embryon lui-même visent à une meilleure connaissance de l'embryon in toto, de son développement et de ses interactions avec l'environnement. Certaines recherches autorisées par l'Agence de la biomédecine ont, par exemple, pour finalité l'analyse des gènes ou des protéines exprimées dans les cellules de l'embryon afin d'améliorer la connaissance des voies cellulaires indispensables à un développement embryonnaire précoce efficace. Cette recherche peut, entre autres, être particulièrement utile pour améliorer l'assistance médicale à la procréation. Il y a actuellement peu de protocoles de recherche sur l'embryon entier. Les chercheurs ne disposent que de 14 jours pour faire leurs recherches. Au 14e jour, l'embryon sur lequel on a introduit une modification doit être détruit. Pour obtenir des résultats intéressants, il faudrait pouvoir l'étudier tout au long d'une grossesse.
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Recherche sur les Cellules Souches
Les cellules souches embryonnaires représentent un espoir pour la thérapie cellulaire. Plusieurs essais cliniques ont déjà eu lieu. Son but est d'obtenir des cellules spécialisées saines et fonctionnelles à partir de cellules souches embryonnaires. Elles sont ensuite injectées à un patient pour régénérer un organe ou restaurer sa fonction. La qualité de ces cellules est normée et les cellules doivent être agréées par les autorités de santé.
Limites et Défis de la Recherche
Cependant, malgré tous ces espoirs, les recherches n'ont toujours pas offert les résultats espérés. Plusieurs protocoles ont été réalisés depuis 2005, sans offrir les progrès thérapeutiques majeurs qui les avaient justifiés. Par exemple, un essai clinique a été lancé aux États-Unis en 2010 sur deux patientes, l'une atteinte de la maladie de Stargardt, l'autre de la DMLA. 50 000 cellules dérivées de CSEh leur ont été injectées sous la rétine. En janvier 2012, The Lancet fait état des résultats de la greffe : si le procédé a été validé, les patientes n'ont pas retrouvé une vue suffisante pour lire ou distinguer de loin des objets. Seule une petite amélioration de l'acuité visuelle a été constaté.
Obstacles Réglementaires et Administratifs
Plusieurs dizaines de projets de recherche ont été autorisés depuis 2005 mais ces travaux, portant essentiellement sur des cellules souches embryonnaires (ES) souvent importées, ne concernent qu'exceptionnellement les praticiens de l'AMP, acteurs de la procréation plutôt que de la science. Si 42 équipes scientifiques ont obtenu une ou plusieurs autorisations de recherche, la plupart d'entre elles (36 équipes et 83 projets) travaillent sur les cellules souches. Seulement 5 projets (de 4 équipes) ont concerné l'embryon lui-même. La plupart de ces projets sont achevés depuis plusieurs années mais on ignore s'ils ont permis les « progrès thérapeutiques majeurs » qui les avaient justifiés.
Finalement, il n'existe actuellement aucune recherche sur l'embryon lui-même. Pourtant les embryons donnés « à la recherche » sont nombreux : 21403 embryons étaient disponibles pour cela en 2015. Or, si 19 projets de recherche ont été acceptés en 2016, aucun ne concerne l'embryon humain in vitro : la moitié de ces travaux portent sur le DPN, d'autres sur le spermatozoïde et quelques-uns sont menés chez l'animal (souris ou lapin). Ces projets ne concernent pas davantage la recherche « avec l'embryon » qui porte sur des cellules embryonnaires (ES), ces travaux étant désormais menés avec des clones cellulaires créés antérieurement ou importés.
Selon le code de santé publique (art 2151-5) les recherches sur l'embryon humain doivent être « susceptibles de produire des progrès thérapeutiques majeurs et à la condition de ne pouvoir être poursuivies par une méthode alternative d'efficacité comparable en l'état des connaissances scientifiques ». Outre que la recherche chez l'animal peut constituer une alternative, ou mieux un préalable, les « progrès thérapeutiques majeurs » promis par ces recherches semblent complètement absents, malgré les travaux menés ici et surtout dans d'autres pays depuis bientôt 30 ans.
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Considérations Éthiques et Juridiques
La recherche sur l'embryon suscite d'importantes questions éthiques et juridiques. Le statut moral de l'embryon est au cœur des débats, avec des opinions divergentes sur le moment où la vie humaine commence et sur les droits qui en découlent.
Le code de la santé publique encadre strictement la recherche sur l'embryon, exigeant qu'elle soit susceptible de produire des progrès thérapeutiques majeurs et qu'il n'existe pas d'alternative d'efficacité comparable. L'Agence de la biomédecine est chargée d'autoriser et de contrôler ces recherches, mais ses décisions ont parfois été contestées.
Certaines organisations prônent un renforcement du contrôle de l'Agence de la biomédecine, un consentement plus éclairé des parents lors du don de leur embryon à la recherche, et une promotion des recherches sur les cellules souches adultes, considérées comme moins problématiques sur le plan éthique. Elles demandent également l'interdiction de certaines pratiques, comme la création d'embryons pour la recherche et le don d'embryons « sans projet parental » à la recherche.
Amélioration de la Sélection Embryonnaire en FIV
L'amélioration de la sélection des embryons est un axe de recherche majeur pour augmenter les chances de succès des FIV. Plusieurs approches sont explorées, notamment :
Culture Prolongée jusqu'au Stade Blastocyste
Maintenir la culture jusqu’au 5ème jour, nous obtenons les embryons qui possèdent réellement la capacité de développement, en évitant les transferts futiles, le 3ème jour, d’embryons qui sont destinés à se bloquer.
Technologie Time-Lapse
La technologie time lapse permet de prendre des « clichés » des embryons en continu pendant tout leur développement in vitro sans avoir besoin de les sortir de l’incubateur. Cela nous aide donc à effectuer une meilleure sélection embryonnaire pour le transfert. En effet, le time lapse nous permet d’analyser chaque moment et non juste un instant « t » de la division cellulaire des embryons.
Intelligence Artificielle (IA)
L'application de l'IA à la classification du blastocyste humain est peu coûteuse, non invasive et plus fiable que la classification par un opérateur. Au lieu de regarder des milliers d'images, l'IA évalue, apprend et quantifie continuellement des informations supplémentaires. L'évaluation précise de la viabilité de l'embryon et un des moyens de réduire la subjectivité qui affecte le processus de sélection de l'embryon réside dans l'utilisation du traitement numérique de l'image et des techniques d'IA, en collaboration avec Time-Lapse. Ce dernier permet de choisir le moment de l'évaluation de l'embryon, toujours à heure fixe, ce qui apporte beaucoup de cohérence au processus.
Recherche Fondamentale sur le Développement Embryonnaire Précoce
Une équipe de recherche de l'INRAE se penche sur les toutes premières étapes du développement des embryons de Mammifères depuis la fécondation jusqu'à la mise en place des premiers lignages embryonnaires. A cette fin une approche multi espèces est utilisée en étudiant principalement les embryons de bovin, de lapin et de souris. L'équipe s'intéresse particulièrement aux déterminants précoces du phénotype de l'adulte que sont la reprogrammation du génome embryonnaire nouvellement constitué et la mise en place des premiers feuillets embryonnaires dont l’épiblaste pluripotent.
Reprogrammation Épigénétique du Génome Embryonnaire
Après la fécondation, le remodelage des génomes parentaux conduit à la formation d’un embryon totipotent dont l’état transcriptionnel et épigénétique va se modifier au cours du développement embryonnaire précoce. La pluripotence, qui se met en place dans les cellules de l’ICM, est un processus évolutif qui prend fin à la gastrulation, au moment où se différencient les lignages embryonnaires. On distingue l’état naïf, qui caractérise les précurseurs de l’épiblaste dans l’ICM et les cellules ESC qui en dérivent, et l’état amorcé correspondant aux cellules de l’épiblaste pré-gastrulation et aux cellules EpiSC qui en dérivent.
L'objectif est de comprendre les mécanismes, notamment épigénétiques, mis en œuvre pour remodeler les génomes parentaux et conduire à la totipotence. Nous étudions comment ces mécanismes coopèrent avec les voies de signalisation pour contrôler la transition entre les différents états de pluripotence puis vers la différenciation des premiers lignages embryonnaires.
Effet du Microenvironnement : Programmation Périconceptionnelle
Un autre volet de l'activité fondamentale concerne l’étude des altérations induites par le microenvironnement de l’ovocyte et de l’embryon in vitro mais aussi in vivo (e.g. l’état nutritionnel de la mère) aussi bien en termes de modifications épigénétiques que d’expression génique.
Il est maintenant clairement démontré que l’environnement dans lequel se déroulent l'ovogénèse et les toutes premières étapes du développement embryonnaire influencent le phénotype (et la santé) de l’individu à naître, avec des manifestations détectables au cours du développement mais qui peuvent aussi ne se révéler qu’à l’âge adulte (concept de programmation périconceptionnelle).
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