Premiers signes d’une réponse immunitaire trouvés dans les embryons en développement

Des chercheurs du Center for Genomic Regulation (CRG) révèlent que les embryons nouvellement formés éliminent les cellules mourantes pour maximiser leurs chances de survie. Il s’agit de la première manifestation d’une réponse immunitaire innée trouvée chez les animaux vertébrés à ce jour.

Les résultats, qui sont publiés aujourd’hui dans la revue Nature, peuvent aider les efforts futurs pour comprendre pourquoi certains embryons ne se forment pas dans les premiers stades de développement et conduire à de nouveaux efforts cliniques dans le traitement de l’infertilité ou des fausses couches précoces.

Un embryon est fragile dans les premières heures suivant sa formation. La division cellulaire rapide et le stress environnemental les rendent sujets aux erreurs cellulaires, qui à leur tour provoquent la mort sporadique des cellules souches embryonnaires. Ceci est supposé être l’une des principales causes de l’échec du développement embryonnaire avant l’implantation.

Les organismes vivants peuvent supprimer les erreurs cellulaires en utilisant des cellules immunitaires dédiées à cette fonction, mais un embryon nouvellement formé ne peut pas créer ces cellules spécialisées. Pour savoir si les embryons peuvent éliminer les cellules mourantes avant la formation d’un système immunitaire, les chercheurs ont utilisé une technologie d’imagerie accélérée à haute résolution pour surveiller les embryons de poisson zèbre et de souris, deux modèles scientifiques établis utilisés pour étudier le développement des vertébrés.

Ils ont découvert que les cellules épithéliales – qui forment collectivement le premier tissu à la surface d’un embryon – peuvent reconnaître, ingérer et détruire les cellules défectueuses. C’est la première fois que ce processus biologique, connu sous le nom de phagocytose épithéliale, permet d’éliminer les erreurs cellulaires dans les embryons de vertébrés nouvellement formés.

«Bien avant la formation des organes, l’une des premières tâches accomplies par un embryon en développement est de créer un tissu protecteur», explique le Dr Esteban Hoijman, premier auteur et co-correspondant de l’article.

Selon le Dr Hoijman, la phagocytose épithéliale était un processus étonnamment efficace grâce à la présence de saillies en forme de bras à la surface des cellules épithéliales. «Les cellules coopèrent mécaniquement; comme les gens distribuant de la nourriture autour de la table à manger avant de ranger leur repas, nous avons constaté que les cellules épithéliales poussent les cellules défectueuses vers d’autres cellules épithéliales, accélérant ainsi l’élimination des cellules mourantes», ajoute-t-il.

«Ici, nous proposons une nouvelle fonction conservée de manière évolutive pour les épithéliums en tant que capteurs efficaces des cellules mourantes dans les premiers stades de l’embryogenèse des vertébrés», déclare le Dr Verena Ruprecht, chef de groupe du programme Cell & Developmental Biology au CRG et auteur principal de l’article . «Notre travail pourrait avoir des applications cliniques importantes d’ici un jour, menant à des méthodes de dépistage améliorées et à des normes d’évaluation de la qualité des embryons utilisées dans les cliniques de fertilité.

Selon les auteurs, la découverte que les embryons présentent une réponse immunitaire plus tôt qu’on ne le pensait auparavant justifie une exploration plus approfondie du rôle de la coopération mécanique en tant que fonction tissulaire physiologique, qui reste mal comprise, dans d’autres processus biologiques importants tels que l’homéostasie et l’inflammation tissulaire.

L’étude est publiée aujourd’hui dans la revue Nature. L’équipe était dirigée par le CRG de Barcelone en collaboration avec l’Université Pompeu Fabra (UPF) et l’Institut des Sciences Photoniques (ICFO), ainsi que l’Université Paris-Diderot.