Test de toxicité sur placenta et embryon

Les médicaments ne doivent pas seulement être s?rs pour les patients, mais aussi, en cas de grossesse, pour l'enfant à na?tre dans le ventre de sa mère. Dès le début du développement de nouveaux médicaments, les substances actives sont donc testées dans la bo?te de Pétri avec des cellules souches embryonnaires issues de lignées cellulaires de souris. On veut ainsi éviter qu'un effet néfaste sur l'embryon ne soit remarqué qu'à un stade ultérieur lors d'expériences sur des souris en gestation.

Toutefois, ces tests de culture cellulaire réalisés jusqu'à présent sont une simplification importante de ce qui se passe dans le ventre de la mère : Les chercheurs ajoutent simplement la substance à tester à une culture de cellules souches embryonnaires dans une bo?te de Pétri. Ils découvrent ainsi des substances qui endommagent directement les cellules embryonnaires. En revanche, dans le corps d'une femme enceinte, les substances médicamenteuses peuvent être modifiées par le métabolisme de celle-ci, et elles parviennent dans la circulation sanguine de l'embryon via le sang et le placenta. Les substances qui nuisent indirectement à l'embryon, par exemple parce qu'elles entravent la fonction du placenta ou déclenchent des réactions de stress dans celui-ci, ne sont toutefois pas détectées dans les tests standard de culture cellulaire réalisés jusqu'à présent.

Puce avec différentes cellules

Des chercheurs du Département des systèmes biologiques de l'ETH Zurich à B?le viennent de mettre au point un test de laboratoire qui prend en compte le r?le du placenta dans l'évaluation de l'embryotoxicité. Julia Boos, doctorante dans le groupe du professeur de l'ETH Andreas Hierlemann, et ses collègues ont utilisé à cet effet une puce qu'ils ont développée et qui comporte plusieurs compartiments reliés entre eux par de minuscules canaux. Les scientifiques y ont combiné des cellules placentaires humaines obtenues à partir de lignées cellulaires avec de petites boules de tissu issues de cellules souches embryonnaires de souris (Embryoid Bodies), qui reflètent le développement embryonnaire précoce. Les substances à tester atteignent d'abord une couche de cellules placentaires, doivent la traverser et ne parviennent qu'ensuite aux cellules embryonnaires - comme c'est le cas dans l'utérus maternel.

Toutes ces expériences ne donnent d'ailleurs pas naissance à des embryons viables. Les cellules embryonnaires issues de lignées cellulaires ne subissent que les toutes premières étapes du développement embryonnaire pendant dix jours.

Un test peut détecter des dommages indirects

Pour démontrer la fonction du nouveau test, les chercheurs ont utilisé des microparticules. Les particules utilisées n'ont pas endommagé les sphères de cellules embryonnaires lorsqu'elles étaient en contact direct avec elles. Avec le nouveau test, qui inclut également les cellules placentaires, les scientifiques ont toutefois observé un possible effet néfaste indirect : bien que les cellules placentaires aient pu retenir les microparticules et que celles-ci n'aient pas pénétré dans les cellules embryonnaires, les cellules embryonnaires ont été affaiblies lors de cet essai.

Les chercheurs souhaitent ensuite perfectionner leur système en vue d'obtenir des matériaux plastiques plus adaptés. Il est également envisageable d'utiliser à l'avenir des lignées de cellules souches humaines plut?t que des lignées de souris pour les corps embryonnaires. "Il existe des différences essentielles entre les animaux de laboratoire et les humains, notamment en ce qui concerne le développement embryonnaire et les processus dans le placenta", explique Boos. "Le placenta est l'organe pour lequel les différences entre les espèces sont les plus marquées".

L'objectif est de développer un nouveau test que l'industrie pharmaceutique pourra également utiliser facilement. En permettant de détecter et d'exclure à temps les substances nocives pour l'embryon lors du développement de médicaments, il sera ensuite nécessaire de tester moins de substances dans le cadre d'expériences sur animaux. Cela contribue à réduire le nombre d'expériences sur les animaux.