En 2007, un groupe de chercheurs a fait part d’une découverte étonnante : Ils avaient créé des cellules ressemblant à des spermatozoïdes à partir de cellules souches prélevées dans la moelle osseuse d’hommes humains. Deux ans plus tard, cependant, l’étude a été rétractée en raison d’accusations de plagiat. Treize ans plus tard, la capacité de créer des spermatozoïdes humains fonctionnels à partir de cellules souches reste insaisissable.
Les scientifiques essaient de comprendre comment créer des gamètes humains fonctionnels – œufs et spermatozoïdes – à partir de cellules souches depuis 20 ou 30 ans, dit Vittorio Sebastiano, un biologiste spécialiste des cellules souches à l’Université de Stanford dont les recherches portent sur la biologie de la reproduction. Cela permettrait aux personnes souffrant d’infertilité d’avoir des enfants et aux scientifiques de percer les secrets du développement humain. Depuis 2007, les scientifiques ont fait des progrès considérables sur ce front, en créant des souriceaux en bonne santé à partir de gamètes générés par des cellules souches et même d’ovules humains immatures. Mais il reste encore un long chemin à parcourir avant que les scientifiques puissent convertir de la peau ou de la moelle osseuse en bébés.
« Nous essayons vraiment de trouver des moyens de générer de manière efficace et robuste des cellules germinales qui peuvent être, à court terme, utilisées pour comprendre la biologie de ces concepts, mais à long terme capables de restaurer la fertilité », explique Sebastiano.
Lorsque le premier bébé conçu par fécondation in vitro (FIV) est né en 1978, cela a constitué une avancée majeure pour la science de la reproduction et un précurseur de la recherche sur les cellules souches menée par Sebastiano et d’autres aujourd’hui, dit-il. Mais la FIV n’est pas une option pour toutes les personnes ou tous les couples qui essaient d’avoir un enfant biologique, notamment ceux qui sont nés sans gamètes ou qui reçoivent des traitements agressifs contre le cancer à un jeune âge. Cette technique scientifique offrirait à ces personnes une nouvelle chance de se reproduire.
L’étape majeure suivante a eu lieu dans les années 2000, avec la création des cellules souches pluripotentes induites (iPSC). Ces cellules sont prélevées sur des cellules de sang ou de peau et reprogrammées pour se comporter comme des cellules embryonnaires, qui ont la capacité de se développer en n’importe quel type de cellule dans le corps. Depuis, les chercheurs tentent de comprendre comment transformer ces cellules de type embryonnaire en spermatozoïdes et en ovules fonctionnels.
Défricher les bases
Ce qui a rendu ce travail si difficile, c’est en partie le fait que les scientifiques n’ont pas été en mesure de saisir pleinement ce qui se passe dans un embryon humain au cours du développement normal, dit Sebastiano. Les scientifiques comprennent ce processus chez la souris parce que les rongeurs sont faciles à étudier en laboratoire. Mais les restrictions éthiques et les facteurs techniques (comme avoir accès aux embryons au bon moment) rendent ce phénomène difficile à étudier chez l’homme, dit-il.
Malgré les obstacles, les scientifiques ont fait des progrès significatifs au cours des 10 dernières années. En 2012, un groupe de chercheurs au Japon a créé des œufs de souris fertiles à partir d’iPSC et a utilisé ces œufs pour élever des petits de souris en bonne santé. « Chez la souris, la boucle est déjà bouclée », explique Sebastiano. « Maintenant, il a été démontré par quelques groupes au Royaume-Uni et au Japon que vous pouvez générer des cellules de type embryonnaire à partir de souris, puis vous pouvez réellement pousser ces cellules à devenir des œufs ou des spermatozoïdes, entièrement fonctionnels. »
En 2018, le même groupe de scientifiques japonais a fait une autre percée majeure. En utilisant des cellules sanguines humaines et la technique des cellules souches pluripotentes, ils ont réussi à produire des œufs humains immatures.
Des efforts similaires pour créer des spermatozoïdes ne sont pas aussi avancés, dit Sebastiano. Plusieurs efforts au fil des ans ont prétendu créer des cellules semblables aux spermatozoïdes, y compris l’étude de 2007 sur la moelle sanguine. Une étude très médiatisée publiée en 2014 a également fait grand bruit, mais Sebastiano affirme que le développement des cellules dans cette étude n’a pas dépassé les premiers stades de différenciation.
« Mais, nous y travaillons activement », dit Sebastiano. « Probablement dans les prochaines années, nous serons en mesure de générer des spermatozoïdes et des ovocytes entièrement fonctionnels. » Ensuite, la question sera de savoir comment les scientifiques testent la qualité de ces gamètes, dit-il.
Tester le cycle de vie
La seule façon d’évaluer pleinement la qualité et la fonctionnalité d’un spermatozoïde ou d’un ovule est de l’utiliser pour, eh bien, essayer de féconder un autre gamète et produire un bébé. C’est pourquoi ce travail doit être abordé avec la plus grande prudence, dit Sebastiano. Il suppose qu’une fois que les scientifiques auront mis au point des techniques qui, selon eux, produisent des ovocytes et des spermatozoïdes humains matures, l’étape suivante consistera à tester ces techniques sur des primates. De cette façon, les chercheurs pourront suivre toute la vie des animaux individuels produits à partir de cette technique pour voir si des problèmes inattendus se développent, dit-il.
Sebastiano n’a aucun doute qu’un jour, ces cellules souches pourraient aider les personnes luttant contre l’infertilité à produire des enfants en bonne santé. C’est cela, ainsi qu’une fascination pour le développement biologique, qui motive le travail de Sebastiano. Il y a aussi, bien sûr, d’importantes considérations éthiques qui doivent être soigneusement prises en compte. Cette technique a le potentiel d’affecter la vie humaine à l’échelle d’une génération, note-t-il. Et de nombreuses personnes s’inquiètent également d’autres conséquences futures, comme la possibilité de créer des « bébés sur mesure » ou de produire une descendance à partir de cheveux volés à des célébrités sans méfiance. Les experts en bioéthique ont écrit sur la nécessité de commencer à travailler sur les questions médicales et juridiques autour de cette technique maintenant, avant qu’elle ne soit viable.
« Il est nécessaire de développer cette technique, mais comme nous avons affaire à un type de cellule très unique… nous devons être prudents », déclare Sebastiano.