Des spermatozoïdes humains «nés» de cellules souches embryonnaires

C'est un nouvel et formidable eldorado de la biologie moderne qui vient d'être découvert. Le Pr Karim Nayernia et son équipe de l'université de Newcastle et du NorthEast England Stem Cell Institute (NESCI) ont annoncé mercredi 8 juillet qu'ils avaient réussi à créer des spermatozoïdes humains à partir de cellules souches embryonnaires. Une première qui devrait mener à une meilleure compréhension des mécanismes de la fertilité. Les détails de ce travail sont publiés dans la revue «Stem Cells & Development». Plusieurs dizaines d'équipes de biologistes à travers le monde visaient un tel objectif. Au-delà de son caractère spectaculaire, cette première mondiale pourrait bouleverser le monde de l'assistance médicale à la procréation comme celui de la recherche fondamentale en biologie humaine.
Des spermatozoïdes à partir de cellules souches? En théorie, rien ne s'opposait à une telle possibilité. On sait que chez les mammifères, les cellules qui constituent l'organisme (cellules somatiques) diffèrent des cellules sexuelles (spermatozoïdes ou ovocytes). Les premières ont, schématiquement un capital génétique qui est le double de celui des secondes de manière à ce que la fécondation d'un ovocyte par un spermatozoïde permette la constitution du patrimoine héréditaire caractéristique de l'organisme d'un individu.
Cellules somatiques et cellules sexuelles
Or, ce sont bien certaines cellules somatiques de ce même organisme qui, à leur tour, produiront le moment venu des cellules sexuelles en divisant par deux leur matériel génétique. On parle ici du processus de la méiose.
Etant donné que les cellules souches ont pour caractéristique de pouvoir se transformer et de pouvoir donner naissance à l'ensemble des cellules qui composent les tissus et les organes, on pouvait raisonnablement postuler que l'on pourrait parvenir à obtenir in vitro qu'elles puissent entrer dans le processus de la méiose et se transformer non pas en cellules somatiques (comme on sait de mieux en mieux le faire aujourd'hui) mais bien en cellules sexuelles.
Il restait à trouver les artifices techniques pour y parvenir. C'est qui vient d'être fait par les biologistes de l'équipe de l'université de Newcastle et du NESCI. Cette équipe est dotée de moyens importants dans le domaine de la recherche sur les cellules souches humaines, le gouvernement britannique menant depuis des années dans ce domaine une politique volontariste tandis que le pays dispose d'un arsenal législatif particulièrement favorable aux chercheurs.
Indispensables chromosomes XY
Karim Nayernia a donc annoncé avoir développé une nouvelle technique permettant de fabriquer des spermatozoïdes humains en laboratoire et ce à partir d'une lignée de cellules souches embryonnaires obtenues après la destruction d'un embryon humain de sexe masculin et donc porteur des chromosomes XY. Cette technique est à base d'un cocktail de facteurs de croissance, de nutriments et d'acide rétinoïque. Le chercheur a précisé que des cellules souches embryonnaires issues d'un embryon de sexe féminin (et donc porteuses des chromosomes XX) n'ont pu être transformées qu'en précurseurs de spermatozoïdes (ou «spermatogonies») sans atteindre le stade de la méiose. Une preuve selon lui que le chromosome Y reste bel et bien un élément indispensable à la production des cellules sexuelles mâles.
Pour l'heure, ces cellules sexuelles ne devraient pas être pas utilisées dans l'optique de fécondation in vitro à des fins procréatrices, ce que la législation britannique n'autorise pas encore. Mais les chercheurs ne font déjà pas mystère de leur souhait de voir le législateur autoriser rapidement le recours à cette technique comme traitement contre les stérilités d'origine masculine.
Le Pr Nayiernia estime que sa la méthode, une fois perfectionnée, pourrait, d'ici une dizaine d'années, être par exemple proposée à des personnes ayant dû subi dans leur jeunesse une chimiothérapie qui les rend stériles. Il faudrait bien évidemment pour cela obtenir le même résultat avec non pas des cellules souches embryonnaires mais avec des cellules souches présentes dans l'organisme. Ce qui, en théorie, n'a rien d'impossible.
Réputation sulfureuse
«C'est un important développement, car il permettra aux chercheurs d'étudier en détail comment les spermatozoïdes se forment, ce qui devrait mener à une meilleure  compréhension de l'infertilité masculine, pourquoi elle arrive et ce qui la cause, a déclaré à la presse le Pr Nayernia. Cette compréhension pourrait nous permettre de développer de nouveaux  moyens d'aider les couples souffrant de stérilité, de manière à ce qu'ils puissent avoir un enfant qui soit génétiquement le leur.»
Seules ombres dans ce radieux tableau: la réputation quelque peu sulfureuse du Pr Nayernia et les doutes émis par quelques-uns de ses confrères quant à la véracité de ses déclarations. Le Dr Allen Pacey, de l'université concurrente de Sheffield par exemple. «En tant que biologiste spécialiste du sperme avec 20 ans d'expérience, je ne suis pas convaincu d'après les données présentées que les cellules produites par le groupe du Pr Nayernia à partir de cellules souches  embryonnaires puissent correctement être appelées "spermatozoïdes", a-t-il publiquement déclaré.
Même si les cellules produites pourraient posséder quelques-uns des traits génétiques et des marqueurs moléculaires du sperme, des spermatozoïdes humains  pleinement différenciés ont une morphologie cellulaire spécifique, un comportement et une activité qui n'est pas décrite ici.» Il semble bien toutefois que ces spermatozoïdes de novo ont plusieurs caractéristiques communes avec ceux nés in vivo: ils comportent 23 chromosomes, possèdent une tête et une queue et contiennent des protéines essentielles pour l'activation de l'œuf au cours de la fertilisation. Qui plus est ils voyagent.
Le Pr Nayiernia est tout sauf un novice. Début 2008, le magazine New Scientist annonçait que le chercheur était sur la voie de la réalisation de cellules sexuelles mâles à partir de cellules souches adultes de femmes. Il affirmait alors avoir déjà obtenu des «spermatogonies». «A partir de cellules de souches extraites de la moelle osseuse, il serait possible de créer des spermatozoïdes ou des ovules, expliquait alors le site Futura-sciences.com. En avril 2007, déjà, une équipe allemande de l'université de Göttingen, alors dirigée par le même Karim Nayernia, avait réussi à transformer des cellules de moelle osseuse d'un homme adulte en spermatogonies. Un an auparavant, la même équipe avait poussé l'expérience jusqu'à l'obtention de spermatozoïdes mais chez les souris et en trichant un peu.»
Production à volonté
La rigueur scientifique étant ce qu'elle est, l'avenir proche nous dira s'il y a eu ou non ici une forme de tricherie. Mais en toute hypothèse, tout converge vers une nouvelle maîtrise du vivant humain. L'obtention «à volonté» — d'ores et déjà comme programmée —  des cellules sexuelles humaines ouvrira bientôt un nouveau pan du possible: la production à la fois in vitro et infinie d'embryons destinés soit à la recherche (et à la production de cellules souches embryonnaires) soit — pourquoi pas? — à voir le jour.
«L'une des perspectives les plus fascinantes concerne les cellules souches qui se différencient pour reproduire toutes les cellules et les tissus de l'organisme. Aujourd'hui, avec une dizaine d'embryons humains conçus in vitro, nous obtenons une lignée stable et immortelle de cellules souches. Imaginons que nous sachions les faire se transformer in vitro soit en ovocytes, soit en spermatozoïdes. Ce serait un véritable bouleversement: pour un individu, le nombre potentiel de descendants conçus in vitro n'aurait plus de limites. Certaines équipes sont déjà parvenues à produire, chez l'animal, des cellules sexuelles à partir de cellules souches, mais nous sommes loin d'être capables de le faire avec l'espèce humaine. Un tel scénario relève, pour l'instant, de la science-fiction.» Ces phrases sont extraites d'un entretien accordé au Monde par le Pr René Frydman (hôpital Antoine Béclère, Clamart), l'un des meilleurs spécialistes français de l'assistance médicale à la procréation. Elles sont datées de février 2007.
Kléber Ducé
Image Université de Rome.