La guerre post-humaniste 2 : Géopolitique du génome

La prolifération de nouveaux éléments nous pousse à prolonger notre dossier du numéro précédent, à propos des initiatives dans la modification génétique à l’international.

Actualités touchant le génome

Les CAR-T cells permettent de traiter certains cancers du sang en modifiant génétiquement les cellules du patient. Le CAR (Chimeric Antigen Receptor) est un récepteur antigénique chimérique que l’on intègre par modification génétique aux cellules immunitaires du patient (les lymphocytes T) afin qu’elles identifient et attaquent les cellules tumorales. Ce ne serait ni plus ni moins « la découverte de l’année », selon la puissante association américaine de cancérologie ASCO. Selon les premiers résultats, le taux de rémission est de 83 % pour les patients traités au CAR-T cells contre environ 15 % pour les autres enfants et adultes jusqu’à 25 ans atteints de leucémie aiguë réfractaire. Dans le cas de patients atteints d’un lymphome diffus à grandes cellules B réfractaire, une rémission complète ne toucherait que 5 à 10 % des individus traités avec une chimiothérapie conventionnelle contre 40 % de rémission complète 15 mois après le traitement par CAR-T. Les deux hôpitaux parisiens Saint-Louis et Robert-Debré seront les premiers labellisés « centres experts pour le traitement par cellules CAR-T » en Europe. Toujours en France, l’Agence nationale de sécurité du médicament et des produits de santé (ANSM) a délivré aux laboratoires américains, Gilead Sciences et Kite (sa filiale axée sur la thérapie cellulaire autologue T), et au groupe pharmaceutique suisse Novartis des autorisations temporaires d’utilisation (ATU) de ces traitements, nécessaires avant une possible autorisation de mise sur le marché (AMM).

Le laboratoire pharmaceutique Glaxosmithkline ou GSK (l’un des plus gros au monde) a annoncé le rachat des données génétiques de 5 millions de clients au spécialiste US de l’analyse génétique 23andMe (un des plus grands fabricants de tests ADN à domicile) pour un coût de 300 M$. Ces clients ont transmis leur salive à la société pour en savoir plus sur leur ADN, leur ascendance et ainsi obtenir des rapports de santé personnalisés. GSK a racheté toutes ces informations pour leurs études pharmaceutiques. Plus de 5 millions de personnes ont envoyé un échantillon de salive en échange d’informations, notamment sur leur risque de développer un cancer du sein.

Avec la manipulation génétique, une équipe de scientifiques de l’Université de Californie à Los Angeles (UCLA) a réussi à transférer la mémoire d’un escargot de mer à un autre, le 14 mai dernier. L’expérience, décrite dans la revue scientifique eNeuro, consiste à stimuler la mémoire des escargots grâce à une sensibilisation par faible choc électrique sur la queue. En provoquant leur réflexe défensif de contraction de la queue, les escargots « entraînés » après 24 h, contractent ce membre pendant cinquante secondes contre une seconde pour les « non entraînés ». L’ARN (acide nucléique essentiel dans le transport du message génétique et la synthèse des protéines) du système nerveux des escargots entraînés est ensuite extrait pour l’injecter dans les spécimens non entraînés. Vingt-quatre heures plus tard, ces derniers avaient le même réflexe de défense que les escargots ayant subi des chocs électriques. À terme, les chercheurs espèrent transférer la mémoire d’un humain à un autre. Une expérience qui fait penser à celle réalisée fin 2017, où le collectif OpenWorms avait entrepris d’analyser minutieusement le cerveau du ver Caenorhabditis elegans pour le reproduire virtuellement et le télécharger dans un robot Lego. Résultat : sans aucune programmation, le cerveau virtuel a pris le contrôle du robot, qui s’est comporté comme l’animal et a même réagi à la simulation des capteurs de nourriture destinés au ver.

La guerre post-humaniste

Les ciseaux moléculaires CRISPR et la course à la modification génétique

Actuellement, un nouveau projet international est en cours pour réécrire entièrement le génome humain. Le séquençage du génome, qui consiste à identifier tous les gènes de notre espèce, avait déjà pris 13 années. L’objectif de ce nouveau programme nommé Recode est de créer un génome 100 % synthétique. Si l’objectif reste généralement thérapeutique dans un premier temps, se posent toujours des questions éthiques, à différents niveaux selon les espaces civilisationnels [cf. Géopolitique Profonde n° 6].

Réécrire un génome, c’est une sorte de formatage ou de remise à zéro des gènes humains. Le qualificatif de « modifié génétiquement » se réfère à des plantes et des animaux qui ont été modifiés d’une manière qui ne serait pas apparue naturellement à travers l’évolution, comme le transfert d’un gène d’une espèce à une autre pour doter l’organisme d’un nouveau caractère (résistance aux parasites ou une tolérance accrue à la sécheresse). L’entreprise biopharmaceutique Cellectis a par exemple créé son outil d’édition de génome appelé TALEN en association avec l’Institut Wyss de Harvard pour couper l’ADN, ôter, coller, modifier toutes les mutations, tous les défauts ou toutes les particularités acquises au cours de milliers d’années d’évolution.

Pour l’exemple, l’agence militaire étasunienne DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency) et le ô grand milliardaire philanthrope Bill Gates auraient investi 100 M$ dans le « forçage génétique ». Cette technique de manipulation génétique a pour but de modifier un gène pour qu’il soit ensuite rapidement transmissible à toute une espèce animale ou végétale. Ceci pourrait, par exemple, limiter la capacité de reproduction d’une espèce, la rendre plus sensible ou insensible à une maladie ou à un produit chimique. Des expérimentations pourraient se dérouler en Australie, en Nouvelle-Zélande, au Burkina Faso, en Ouganda, au Mali et au Ghana. La Fondation Bill & Melinda Gates aurait au passage également consacré 1,6 M$ en lobbying via la société Emerging A.G pour promouvoir cette expérimentation.

Aujourd’hui, ce sont les technologies d’édition de gènes CRISPR (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats) qui sont les plus médiatisées. Elles permettent d’introduire de nouveaux caractères en réécrivant directement le code génétique de la cible (végétaux, animaux, humains). Dans l’agriculture, cela présente l’avantage d’être plus rapide et plus précis que la culture conventionnelle (sélection des plantes), tout en étant moins controversé que les techniques OGM. En 2012, l’outil d’édition génique CRISPR-Cas9 émerge de la collaboration des chercheuses française Emmanuelle Charpentier et américaine Jennifer Doudna avec la publication de leurs recherches à l’Université de Californie à Berkeley.

CRISPR se traduit littéralement par « Courtes répétitions palindromiques groupées et régulièrement espacées ». Il s’agit de famille de séquences répétées dans l’ADN. Le deuxième terme Cas9, quant à lui, renvoie à l’endonucléase, une enzyme capable de couper les deux brins de l’hélice d’ADN. En combinant les deux, on obtient les « ciseaux moléculaires » CRISPR-Cas9 qui permettent d’éditer le génome, de couper l’ADN, d’inactiver des gènes ou d’en introduire. Ses applications peuvent être plurielles dans la recherche fondamentale, la médecine et la biotechnologie. La simplicité de cette technique et son bas coût peuvent amener à des dérives multiples, dans la manipulation d’embryons par exemple.

Contrairement aux deux méthodes de coupures d’ADN 1) des protéines TALEN (Transcription activator-like effector nucleases – nucléases effectrices de type activateur de transcription) et 2) des nucléases à doigt de zinc — le ciblage de l’ADN par le procédé CRISPR-Cas9 est plus direct et ne requiert pas de modification de la protéine, mais seulement de l’ARN guide. De nombreuses sociétés investissent dans la recherche sur ce nouvel outil d’altération génétique.

Le US Patent and Trademark Office (USPTO – Bureau américain des brevets et des marques de commerce) a accordé deux nouveaux brevets CRISPR à l’Université de Californie à Berkeley. En 2017, l’instance a accordé à Feng Zhang et à son équipe du Broad Institute of Harvard et du MIT un autre brevet convoité pour utiliser l’outil CRISPR-Cas9 dans l’édition d’ADN de mammifères : il y a une bataille juridique pour déterminer lequel des scientifiques devient propriétaire, car l’équipe de Jennifer Doudna a fait appel de cette décision. Ce 10 septembre 2018, la Cour d’appel des États-Unis a confirmé cette dernière décision du USPTO. Le brevet donne à un inventeur la propriété légale de son invention ou découverte. Il est le seul à pouvoir donner l’autorisation à quiconque voulant utiliser son idée et collecter l’argent de l’octroi de la licence.

Deux sociétés américaines, Indoor Technologies et Felix Pets, se font concurrence pour modifier génétiquement des embryons de chats afin de les rendre hypoallergéniques, c’est-à-dire qu’il ne présenteraient plus le gène qui provoque des allergies aux humains. Des brevets ont été déposés en 2016 pour utiliser le Crispr-Cas9 pour couper le gène bien identifié qui provoque l’allergie, la protéine Fel d 1.

L’américain Sangamo Therapeutics a testé un procédé d’édition du génome in vivo destiné à lutter contre le rare syndrome de Hunter (maladie génétique lysosomale) sur quatre personnes. Les premiers résultats non réussis de son essai clinique ont été publiés. Les médecins ont utilisé les nucléases à doigt de zinc en tant que ciseau moléculaire et non CRISPR.

L’utilisation de CRISPR sur l’Homme est plus compliquée à tester en raison des réflexions éthiques que le procédé suscite. Les premiers essais cliniques utilisant CRISPR sur l’être humain ont débuté rapidement, avec un recul encore probablement insuffisant. En 2017, des scientifiques américains de l’Oregon Health & Science University ont franchi un cap en déclarant utiliser cette technologie pour éditer des embryons humains après deux ans d’attente pour l’autorisation éthique de leurs expériences. L’hôpital de l’Université de Pennsylvanie et l’agence US de régulation Food and Drug Administration (FDA) ont mis tout autant de temps à obtenir le feu vert pour tester une thérapie basée sur CRISPR sur 18 patients cancéreux. La société CRISPR Therapeutics de Cambridge (Massachusetts) aimerait aussi démarrer des essais cliniques de phase I en utilisant CRISPR pour traiter des patients atteints du trouble bêta-thalassémies (maladie génétique de l’hémoglobine). L’américain Editas Medicine doit également lancer sous peu un essai clinique utilisant la technique CRISPR pour traiter une forme rare de cécité.

Au vu des ralentissements prudents de la FDA à propos des essais cliniques sur l’Homme sur le sol américain depuis mai 2018, un premier essai clinique utilisant CRISPR-Cas9 chez l’homme a été lancé à l’hôpital de Ratisbonne (Allemagne). Deux sociétés US, Vertex Pharmaceuticals et CRISPR Therapeutics, se sont associées pour développer le traitement expérimental CTX001. L’essai clinique (phase 1/2) compte douze adultes atteints de bêta-thalassémie (maladie génétique de l’hémoglobine) pour prélèvement de leurs cellules sanguines, traitement in vitro et réinjection. C’est la course aux essais cliniques.

Chez les Britanniques, l’organisme de bienfaisance indépendant basé à Londres Nuffield Council on Bioethics (NCB) a pondu un rapport sur les problèmes sociaux et éthiques liés à l’édition et à la reproduction du génome humain. Le bienfaiteur autoproclamé a pour habitude d’analyser les questions éthiques en biologie et en médecine. Selon sa récente étude, l’édition d’embryons, de spermatozoïdes et des ovules humains est « moralement acceptable» sous la condition que « la modification ne compromette pas le bien-être de l’individu en devenir (la personne issue de l’embryon qui aura subi une édition génétique) ou que cela n’augmente pas le désavantage, la discrimination ou la division dans la société ».

Au Japon, les autorités étudient une autorisation prochaine de la recherche fondamentale sur les modifications génétiques des embryons humains (avec l’outil CRISPR-Cas9), dans le cadre de la recherche sur les traitements de procréation assistée. La validation de la directive est prévue d’ici avril 2019 après consultation de la population. Les embryons altérés seront ceux issus de fécondation in vitro non utilisés. Il sera interdit de les réimplanter dans l’utérus de femmes après modification. Nous voilà rassurés.

La Chine lance également des programmes de thérapie génique d’envergure internationale. La belliciste banque Goldman Sachs juge que « la Chine bat les États-Unis dans la course aux armements géniques ». Dès 2013, les scientifiques chinois ont utilisé CRISPR sur l’ADN humain, et en avril 2015, ils ont modifié directement sur des embryons un gène responsable d’une maladie du sang. Les embryons non viables n’ont pas survécu, mais la polémique a marqué les esprits. Les scientifiques du pays ont modifié génétiquement les cellules d’au moins 86 patients atteints du cancer et du VIH dans le pays en utilisant la technologie CRISPR-Cas9.

La course scientifique entre les deux superpuissances asiatique et nord-américaine est tellement intense qu’elle est qualifiée de « Spoutnik 2.0 » en référence à la concurrence spatiale opposant l’URSS et les USA durant la Guerre froide. L’École de Guerre économique a relevé qu’une équipe chinoise a fait naître des chiens de race beagles en supprimant le gène de la myostatine (protéine qui inhibe la croissance musculaire). En conséquence, les animaux sont nés avec une masse musculaire doublée par rapport à celle habituellement admise. On imagine très bien les perspectives sur l’Homme.

Contrebalançant l’enthousiasme entourant toutes ces nouvelles techniques, des scientifiques du Centre Wellcome Sanger ont récemment établi dans la revue Nature Biotechnology que l’édition de gènes CRISPR-Cas9 produit des altérations voire des suppressions dangereuses d’ADN dans les cellules de souris et d’homme. D’autres études récentes publiées dans Nature Medicine montrent que la modification des génomes avec CRISPR-Cas9 pourrait augmenter le risque que les cellules altérées déclenchent un cancer (des ovaires, du côlon, du rectum ou de l’œsophage). Des chercheurs de l’Institut suédois Karolinska et, séparément, de Novartis ont constaté que les cellules dont les génomes sont édités avec succès par CRISPR-Cas9 ont le potentiel d’ensemencer des tumeurs à l’intérieur d’un patient. Les deux études se concentrent sur le gène p53 qui joue un rôle majeur dans la prévention des tumeurs en détruisant des cellules avec de l’ADN endommagé. Selon des recherches antérieures, la plupart des tumeurs humaines ne peuvent tout simplement pas se former si la cellule p53 fonctionne correctement. Si elle est dysfonctionnelle, le risque de cancers pourrait être plus élevé. Malheureusement, p53 est aussi une sorte de défense naturelle contre les modifications du génome faites par CRISPR-Cas9. Lorsque les chercheurs utilisent ces ciseaux moléculaires pour couper et remplacer un peu d’ADN, p53 passe à l’action, provoquant l’autodestruction des cellules éditées. Cela rend l’édition CRISPR essentiellement théorique, ce qui pourrait expliquer pourquoi la méthode ne serait pas si efficace.

La version CRISPR-Cas12 serait encore plus précise et spécifique que le Cas9, qui ne reconnaît que 2 ou 3 nucléotides pour se fixer solidement à l’ADN. CRISPR-Cas12 « agit plus comme un velcro, en multipliant les liaisons faibles. Tous les nucléotides de la séquence génétique doivent être reconnus pour qu’une fixation solide se fasse ». Une utilisation généralisée de ce procédé devrait être prochainement mise en place.

Franck Pengam
Extrait de Géopolitique Profonde n°7 – Septembre-Octobre 2018

La guerre post-humaniste

La guerre post-humaniste : quel état initiera la modification génétique de l’être humain ?

En cette époque charnière, la modification de l’environnement par l’Homme a pris une forme inédite avec l’avancée de l’ingénierie génétique. De l’altération des gènes des plantes, nous sommes désormais passés à celles des animaux et des humains. L’amélioration de l’Homme, du transhumanisme à l’eugénisme en passant par le clonage, semble inéluctable dans les sociétés les plus avancées technologiquement, comme le montre les faits qui vont suivre.

L’animal génétiquement modifié

Quelques récentes avancées génétiques sur les animaux méritent d’être relevées. Après la fameuse brebis Dolly, premier mammifère cloné de l’histoire en 1996, le clonage de chiens par l’entreprise sud-coréenne de biotechnologies Sooam Biotech confirme la tendance en 2014. Récemment, un laboratoire chinois a créé des clones de singe fin 2017 — début 2018 avec la « méthode Dolly ». Il s’agit d’un transfert nucléaire de cellules somatiques permettant théoriquement la création d’un nombre infini de clones, contrairement au procédé de division embryonnaire (qui se produit naturellement chez les jumeaux) limitant le nombre de clones à quatre. Aujourd’hui, 22 espèces animales (chiens, chats, porcs…) ont été clonées avec cette méthode Dolly.

Après avoir investi en 2017 dans la viande artificielle [cf. GP n° 5], le milliardaire américain William Henry Gates III, dit Bill Gates, annonce avoir consacré plus de 40 M$ dans le partenariat public-privé écossais GALVmed (l’Alliance mondiale pour les médicaments destinés au bétail). Elle étudie la génétique et la vaccination du bétail, pour créer une race de « super vaches » destinée à résister au réchauffement climatique. Des généticiens de l’Institut des sciences agroalimentaires de l’Université de Floride avaient déjà déclaré le 23 juin 2017 travailler sur une espèce de vaches génétiquement modifiées. L’agence militaire états-unienne DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency) et le grand philanthrope Gates auraient également investi 100 M$ dans le « forçage génétique ». Cette technique de manipulation génétique a pour but de modifier un gène pour qu’il soit ensuite rapidement transmissible à toute une espèce animale ou végétale. Ceci pourrait, par exemple, limiter la capacité de reproduction d’une espèce, la rendre plus sensible ou insensible à une maladie ou à un produit chimique. Des expérimentations pourraient se dérouler en Australie, en Nouvelle-Zélande, au Burkina Faso, en Ouganda, au Mali et au Ghana. La Fondation Bill & Melinda Gates aurait également consacré 1,6 M$ en lobbying via la société Emerging A.G pour promouvoir le phénomène.

Plus grand meurtrier de la planète à cause des virus et parasites qu’il transmet à l’Homme, le moustique est responsable d’un million de décès tous les ans. En réponse, Oxitec, une société britannique créée en 2002 issue de l’Université d’Oxford, conçoit des moustiques mâles stériles génétiquement modifiés par modification directe du génome. Vu que la femelle ne s’accouple qu’une fois, l’absence de descendance est censée faire décroître la population de moustiques. En 2010, un premier lâcher a eu lieu aux îles Caïman. Il a été financé par la Fondation Bill & Melinda Gates, décidément toujours à la pointe de l’altération environnementale (géo-ingénierie, OGM…). D’autres tests ont suivi en Malaisie, au Brésil, au Panama et en Floride. Le Burkina Faso servira de cobaye pour la suite de ces expériences inédites. Des œufs de moustiques génétiquement modifiés ont été importés avec l’accord de l’Agence Nationale de Biosécurité au Burkina Faso pour lutter contre le paludisme (malaria) dans le cadre du projet Target Malaria. Un élevage est en cours au laboratoire de l’Institut de Recherche en Sciences de la Santé (IRSS) à Bobo Dioulasso pour atteindre 10 000 moustiques mâles stériles génétiquement modifiés. Un lâcher dans la nature est programmé dans les mois à venir. Une autre méthode non-OGM, déjà testée par la Polynésie, consiste à transmettre la bactérie wolbachia au moustique pour bloquer sa reproduction. La Nouvelle-Calédonie compte s’orienter vers cette solution.

Le MIT Technology Review rapporte que des neuroscientifiques de l’Université de Yale ont réactivé les cerveaux de 100 à 200 cochons morts, quelques heures après leur décapitation dans un abattoir local. Les milliards de cellules de ces cerveaux de cochons décédés ont affiché une activité normale pendant 36 heures d’affilée où les chercheurs ont pu rétablir la circulation sanguine dans les organes. Ce système nommé BrainEx est constitué de pompes, de chauffage et de sang artificiel connecté à un cerveau en boucle fermée.

Un ovaire artificiel imprimé en 3D a été implanté chez des souris stériles, qui ont finalement pu donner naissance à des bébés souris en bonne santé. L’ovaire en question permet la maturation des ovocytes in vitro, mais également in vivo. Les scientifiques de l’Université Northwestern (Chicago) ont expliqué leur méthode dans la revue Nature Communications. Aucun problème n’a été relevé au niveau de l’allaitement et de la reproduction.

D’autres savants de l’Université de Maastricht ont réussi à créer un embryon de souris à un stade de développement très précoce, sans gamète (ni spermatozoïde, ni ovule), à partir de deux cellules souches embryonnaires différentes. Les cellules restaient désorganisées, ce qui a empêché la maturation de l’embryon implanté. Les conclusions de la recherche laissent penser que la création d’un embryon de souris viable pourrait intervenir d’ici trois années. À terme, il s’agit d’utiliser ces embryons sans gamète pour étudier l’infertilité et tester des médicaments.

L’écrevisse marbrée (procambarus virginalnorthis) est une espèce invasive, hybride génétiquement et capable de se reproduire sans mâle. Elle est apparue pour la première fois en 1995 dans un aquarium allemand, mais s’est échappée de son milieu confiné et a réussi à se reproduire dans différentes régions du monde. Dès 2003, les experts ont étonnamment constaté que les écrevisses marbrées étaient capables de se cloner via la parthénogenèse (mode de reproduction asexué). En revanche, il est impossible de savoir comment la première écrevisse marbrée est devenue capable de se multiplier par cette méthode. Résultat en 20 ans : des clones se sont développés en Europe et en Afrique, bouleversant les écosystèmes et les espèces locales. L’espèce est interdite dans l’UE et dans certaines régions des États-Unis, mais constitue une ressource alimentaire à Madagascar.

La biodiversité génétique de l’océan (du microbe à la baleine) est une véritable mine d’informations sur le potentiel génétique. La moitié des gènes des créatures marines appartiennent à une seule société, l’allemand BASF, la plus grande entreprise chimique du monde. La grande majorité des données génétiques sont d’ailleurs détenues par le secteur privé et 98 % des détenteurs de brevets de la vie marine sont basés dans 10 pays. Breveter une séquence génétique particulière provenant d’un organisme marin signifie donner le droit exclusif de faire des recherches sur celle-ci et de produire des produits connexes. Mais, les détenteurs de brevets ont un monopole limité sur leur création et peuvent accorder des droits complets ou partiels à d’autres. Le brevetage soumet également les compagnies au partage de leurs recherches.

L’Homme génétiquement modifié

Un siècle après « Le Meilleur des mondes » (1932), célèbre roman dystopique d’Aldous Huxley, la procréation externe et la modification de l’embryon de l’être humain dont il est question dans le scénario n’ont jamais été aussi proches.

Actuellement, les pays autorisant des modifications génétiques d’embryons humains à des fins de recherche se limitent au Royaume-Uni, à la Suède, au Japon, aux États-Unis et à la Chine. Ce dernier pays étant le plus transgressif au monde ; il a été le premier à effectuer des modifications sur l’embryon humain et a lancé en 2013 un programme de séquençage de l’ADN des surdoués pour déterminer les variables favorisant leur intelligence (L’Express, 07/02/17).

De la crypto-monnaie en échange de vos données génétiques en utilisant une blockchain !

Le séquençage de l’ADN est devenu une pratique courante dans les laboratoires. Des tests ADN de dépistage néonatal permettent déjà de rechercher et détecter plus de 193 maladies dans les gènes d’un nouveau-né. Le professeur Georges Church, un des pères du séquençage du génome, veut combiner la technologie blockchain à des codes ADN afin de rémunérer les propriétaires des données génétiques en cryptomonnaie. Commercialiser son ADN est une idée en vogue développée par des entreprises comme EncrypGen, Luna DNA ou Zenome, qui comptent créer des plateformes de vente d’ADN accessibles à l’individu lambda. La société Nebula Genomics, fondée en février 2018, s’est directement lancée dans ce service en partenariat avec Veritas, en tirant parti du séquençage du génome et de la technologie blockchain. Ils proposent de conserver, crypter et monétiser le génome de leurs clients, pour que ces derniers puissent protéger, mais aussi louer leurs données personnelles à des chercheurs ou à des laboratoires médicaux de manière anonyme.

À l’instar de leurs confrères américains, le développement des connaissances sur le génome humain amène les chercheurs européens à concevoir la correction du génome embryonnaire. Le procédé consiste non plus à traiter une partie génétiquement déficiente d’une personne (organe, tissu) mais à directement modifier la cellule-œuf à l’origine de tout l’organisme. Grâce au séquençage de l’ADN, les scientifiques peuvent aujourd’hui identifier, diagnostiquer et potentiellement trouver des traitements à des maladies génétiques. Par le biais du Projet du Génome Humain (Human Genome Project), le séquençage du génome humain s’est finalisé en 13 ans pour un coût de 2,7 Mds $. Les scientifiques de ce programme discret cherchent dorénavant 100 M$ pour synthétiser de l’ADN humain d’ici 5 ans pour, qu’à terme, le coût de fabrication d’une paire de base d’ADN soit réduit à un centime. Les effets sur l’espèce humaine seraient inévitables et totalement inconnus. En l’état actuel des connaissances, la sélection pure et simple des embryons humains (eugénisme) serait plus pondérée que leur modification directe.

Des expérimentateurs du monde des biotech tentent de modifier leur génome ou de s’implanter de manière artisanale des dispositifs électroniques pour accroître leurs capacités. Si l’expérience a par exemple été effectuée par Josiah Zayner, diplômé en biophysique moléculaire (Université de Chicago), sa diffusion en direct sur Facebook a pour objectif de démontrer que l’édition du génome peut être effectuée par le commun des mortels avec peu de matériel. Cet individu a utilisé la technique d’édition génétique médiatisée CRISPR/Cas9, également appelée les « ciseaux de l’ADN ». Mais selon deux études publiées récemment, la modification des génomes avec la méthode CRISPR-Cas9 a des chances d’accroître le risque que les cellules altérées déclenchent un cancer. Avec cette technique, des embryons humains issus d’une cellule porteuse d’une mutation génétique ont notamment pu être génétiquement corrigés, en modifiant son génome au premier stade de son développement. Une première selon l’étude menée par des scientifiques chinois de l’Université de médecine de Canton.

Une équipe d’experts de l’Imperial College London, ont également fait une avancée importante en intégrant des cellules vivantes dans des cellules artificielles qu’ils ont créées. Ces cellules hybrides synthétiques pourraient permettre d’élaborer et synthétiser des médicaments.

D’autres chercheurs de l’Université Rockefeller (New York) ont carrément cultivé en laboratoire des embryons humains artificiels, dérivés de cellules embryonnaires humaines. Au quatorzième jour, les scientifiques ont greffé ces cellules humaines sur des embryons de poulet âgés de 12 heures (un stade de développement équivalent aux 14 jours de développement humain). Ils ont donc créé un embryon hybride mi-humain mi-poulet viable, où les cellules humaines, qui ont pris le rôle d’organisatrices, ont créé une colonne vertébrale secondaire et un système nerveux. L’étude a été publiée dans la revue scientifique Nature le 23 mai 2018.

Même tendance avec une probable alternative future au don d’organe : la culture d’organes humains artificiels en laboratoire à des fins médicales. Des chercheurs américains ont été en mesure de développer un foie humain à l’intérieur d’un cochon vivant donnant naissance à des hybrides mouton-humain. Une limite de 28 jours de développement des embryons a été fixée faute d’autorisation. Les organismes de régulation US, qui interdisent actuellement le financement public d’hybrides humains-animaux, ont annoncé en 2016 que ce moratoire pourrait être levé. En l’état actuel, ce sont des donateurs privés qui financent les recherches préliminaires.

Les dernières avancées de la procréation humaine artificielle

Entre l’agence allemande qui vend des femmes vierges aux enchères au plus offrant et la technologisation croissante de la procréation, le monde moderne progressiste apparaît comme de plus en plus humainement rétrograde. Inversement, la capitalisation marchande de toutes les sphères de l’Homme et sa société, parfaitement corrélée aux processus précédents, est grandissante.

L’eugénisme désigne « l’ensemble des recherches (biologiques, génétiques) et des pratiques (morales, sociales) qui ont pour but de déterminer les conditions les plus favorables à la procréation de sujets sains et, par là même, d’améliorer la race humaine » selon le Centre national de ressources textuelles et lexicales. Derrière des méthodes telles que la procréation médicalement assistée (PMA) et la gestation pour autrui (GPA), c’est la possibilité de modifier l’être humain par l’eugénisme et des caractéristiques choisies qui est ouverte. C’est bien l’idéologie transhumaniste qui sous-tend ces conceptions. Choisir le sexe de son enfant, la couleur de ses cheveux et de ses yeux, ses goûts sont déjà possibles. Et pourquoi ne pas choisir le QI de sa descendance ? Ce genre de caractéristiques choisies est déjà proposé par la clinique privée de fécondation in vitro (FIV) californienne Fertility Institute du docteur Jeffrey Steinberg, avec des formules coûteuses.

Créé en Espagne, l’Institut Valencien de l’Infertilité (IVI) promet à ses clients un bébé en 24 mois grâce à la PMA, satisfait ou remboursé. Des femmes non admissibles à une PMA en France comme des célibataires, des couples de lesbiennes ou des femmes trop âgées (plus de 43 ans) peuvent tout simplement passer la frontière pour acheter leur embryon. IVI fait partie d’un groupe présent dans 13 pays, avec plus de 70 cliniques dédiées à la médecine reproductive. Le groupe a fait naître quelque 160 000 enfants. En Chine, le marché noir des ovules humains s’est développé sur l’application Wechat avec des annonces donnant la possibilité aux femmes d’en acheter pour un budget de 1 300 € à 6 600 €. La GPA et le commerce des ovules sont actuellement interdits en terre du Milieu.

En France, la PMA est actuellement réservée aux couples hétérosexuels infertiles, mais des débats sont en cours. Pour les plus pauvres, une sorte de PMA artisanale par auto-insémination est possible, mais illégale. En effet, de plus en plus de femmes cherchent des donneurs par le biais de la plateforme Facebook pour ensuite s’inséminer son sperme chez soi ou dans une chambre d’hôtel. Une étude de 2014 de la Revue d’Épidémiologie et de Santé Publique considérait déjà que « sur 300 médecins ayant participé à notre étude en 2014,  près de 50 % ont été consultés par des femmes pour des conseils en vue d’une auto-insémination, détaille le professeur Pierre Jouannet de l’Académie nationale de médecine. En majorité, ils ont répondu favorablement. Mais cette étude ne peut être extrapolée ». Selon un sondage Ifop commandé par l’Association des Familles Homoparentales (ADFH), 64 % des Français seraient favorables à l’ouverture de la PMA pour les couples de femmes et 66 % seraient plutôt ou très favorable à l’ouverture de la PMA pour les femmes célibataires.

Macron Jupiter Ier semble notamment approuver l’idée d’un élargissement de la procédure à d’autres publics bien spécifiques, soutenu par le Conseil d’État qui ne signale aucun obstacle juridique à l’extension de la PMA aux couples de femmes homosexuelles et aux femmes célibataires, y compris dans le droit conventionnel. Ce dernier recommande même la prise en charge (« financièrement modeste ») par la Sécurité sociale de toutes les PMA, même si elles ne sont pas réalisées pour des raisons médicales. C’est le député LREM des Deux-Sèvres, Guillaume Chiche, qui a signalé vouloir déposer une proposition de loi autorisant la PMA pour les femmes célibataires et les couples lesbiens. La GPA ne sera par contre pas pour tout de suite dans l’Hexagone, car il estime que la pratique des mères porteuses est contraire aux principes d’indisponibilité du corps et de l’état des personnes. Mais ce n’est probablement qu’une question de temps. La ministre des Solidarités et de la Santé, Agnès Buzyn, ex-belle-fille de Simone Veil (qui a dépénalisé l’avortement avec une loi sur l’IVG en 1974), nous prépare déjà la suite du programme libéral-libertaire avec une révision des actuelles lois bioéthiques.

À partir d’un embryon congelé le 14 octobre 1992, un bébé est né en novembre 2017. C’est la période la plus longue (24 ans) pendant laquelle un embryon viable créé à partir de donneurs anonymes n’ait jamais été stocké. En Angleterre, le puissant think tank spécialisé en bioéthique Nuffield Concil on Bioethics se montre favorable à la création de bébés avec un ADN génétiquement modifié, si la manipulation en question améliore positivement la vie du concerné.

Pour la première fois dans l’histoire du pays, les régulateurs britanniques ont donné le feu vert aux médecins pour effectuer une thérapie de don mitochondriale sur deux femmes britanniques. En d’autres termes, cette FIV aboutit à un bébé à trois parents, un vrai casse-tête anthropologique pour les systèmes de filiations fondant nos sociétés. En cas de réussite au Royaume-Uni, la tendance va commencer à être sérieusement étudiée dans d’autres pays du monde. Cette thérapie de don mitochondriale avait déjà été pratiquée par John Zhang (célèbre médecin new-yorkais spécialiste de la FIV) sur une femme mexicaine atteinte du syndrome de Leigh (une maladie mitochondriale) en 2015. Un an plus tard, elle a pu donner naissance à un enfant n’ayant pas hérité du syndrome. En 2017, la FDA a interdit à Zhang d’effectuer la thérapie aux États-Unis. Des médecins ukrainiens de la Clinique de Nadiya à Kiev ont également permis à un couple infertile de donner naissance à un bébé conçu par thérapie mitochondriale avec la fabrication d’un embryon hybride.

A Bologne, en Italie, une jeune femme infertile a reçu une greffe d’utérus de sa sœur jumelle en mars 2017. Après une fécondation in vitro (FIV), la jeune femme est tombée enceinte normalement. Au Children University Hospital de Belgrade (Serbie), elle a donné naissance le 28 juin 2018 au premier bébé au monde issu d’une greffe d’utérus entre vraies jumelles. L’utilisation d’immunosuppresseurs, traitement à vie d’ordinaire obligatoire pour éviter le rejet du greffon, n’a pas été nécessaire car les deux femmes partagent le même système immunitaire.

Quinze enfants sont nés ces trois dernières années à la suite d’un programme expérimental de l’Institut de médecine et des sciences de procréation de St Barnabas dans le New Jersey. Des femmes ayant des soucis de fécondité ont reçu des gènes extérieurs d’une femme donneuse, insérés dans leurs ovules avant d’être fécondés. Des tests d’empreinte génétique sur des enfants entre un et deux ans confirment qu’ils ont hérité de l’ADN de deux femmes et d’un homme. Incorporer des gènes supplémentaires dans la lignée germinale (cellules allant des cellules souches aux gamètes) de ces enfants signifie qu’ils pourront également les transmettre à leur propre descendance. L’Australie, la Belgique, le Brésil, le Canada, la France, l’Allemagne, Israël, les Pays-Bas et le Royaume-Uni, ont quant à eux interdit, sous peine de poursuites criminelles, toute édition des lignées germinales.

La gestation artificielle chère à Huxley entre également dans le champ du possible avec l’expérimentation réussie, aux États-Unis évidemment, d’un utérus artificiel expérimenté avec succès chez des fœtus d’agneaux. L’ectogenèse est le développement de l’embryon et du fœtus dans un utérus artificiel. Dans ce cas précis, les chercheurs l’ont testé sur des agneaux mis en gestation pendant 20 à 28 jours. Huit agneaux ont été extraits du ventre de leur mère 105 à 120 jours après le début de la gestation (soit l’équivalent, en termes de maturité pulmonaire, de 22 ou 24 semaines d’aménorrhée dans l’espèce humaine). Dans cet utérus artificiel, les agneaux se sont développés sans aucun problème et un agneau aujourd’hui âgé d’un an ne présente aucune anomalie. Les Américains présument que l’expérience sera certainement étendue à l’homme d’ici dix années.

Avec cette dernière avancée, la perspective de la jonction entre le fœtus extra-utérin et l’embryon conçu in vitro est ouverte. En effet, les recherches des biologistes britanniques ont parallèlement progressé sur la culture in vitro des embryons humains. En mai 2016, une équipe issue de l’Université de Cambridge a cultivé in vitro des embryons humains jusqu’à un stade jamais atteint : treize jours. Une rupture pouvant reconsidérer la « règle des quatorze jours » de 1979, interdisant un développement embryonnaire in vitro au-delà de cette période. Cette règle avait été approuvée par les États-Unis, la Chine, l’Inde, le Royaume-Uni, l’Australie, l’Espagne, le Danemark et les Pays-Bas. En France, la limite est fixée à sept jours en pratique, selon une recommandation du Comité consultatif national d’Éthique, étape à laquelle les embryons humains doivent s’implanter dans la paroi interne de l’utérus pour continuer leur développement.

D’abord destinées aux grands prématurés, au traitement de la stérilité ou d’avortements à répétition (risque d’hypotrophie et de prématurité majoré pour les bébés nés de mères ayant pratiqué plus de 2 IVG), le phénomène d’inséminations artificielles va évidemment dériver de ses fonctions thérapeutiques et seront utilisés pour pourvoir les désirs d’enfant sur mesure de certains individus au capital élevé. Et du désir au commerce mondial des mères porteuses esclavagisées des pays sous-développés, il n’y a qu’un pas déjà franchi. De nombreux experts estiment finalement que d’ici 25 ans environ, les bébés ne seront plus conçus naturellement, car les enjeux de la procréation et de l’avenir de la descendance sont bien trop importants pour être laissés au hasard, surtout quand celui-ci ne sera plus inévitable. Au vu de ces différents constats, un monde génétiquement contrôlé est certainement à venir.

Des chercheurs ont lié un cerveau humain à Internet pour la première fois

Une équipe de chercheurs de l’Université Wits à Johannesburg (Afrique du Sud) a fait une percée majeure dans le domaine de l’ingénierie biomédicale. Selon un communiqué publié sur Medical Express, pour la première fois, les chercheurs ont conçu un moyen de connecter le cerveau humain à Internet en temps réel. Il a été surnommé le projet “Brainternet”, et il transforme essentiellement le cerveau “… en un nœud Internet of Things (IoT) sur le World Wide Web”.

Le projet fonctionne en prenant des signaux EEG (électroencéphalographique) d’ondes cérébrales rassemblés par un dispositif Emotiv EEG connecté à la tête de l’utilisateur. Les signaux sont ensuite transmis à un ordinateur Raspberry Pi à faible coût, qui diffuse les données sur une interface de programmation d’application et affiche les données sur un site Web ouvert où n’importe qui peut afficher l’activité. Adam Pantanowitz, chargé de cours à la Wits School of Electrical and Information Engineering et le superviseur du projet, a déclaré :

« Brainternet est une nouvelle frontière dans les systèmes d’interface cerveau-ordinateur. Il manque de données facilement compréhensibles sur la façon dont un cerveau humain fonctionne et traite l’information. Brainternet cherche à simplifier la compréhension d’une personne de leur propre cerveau et du cerveau des autres. Il le fait grâce à une surveillance continue de l’activité cérébrale ainsi qu’à une certaine interactivité. »

Pantanowitz a déclaré que ce n’est que le début des possibilités du projet. Il ajoute que l’équipe vise maintenant à permettre une expérience plus interactive entre l’utilisateur et son cerveau. Une partie de cette fonctionnalité a déjà été intégrée au site, mais elle est très étroite – limitée aux stimulus tels que le mouvement des bras.

« Brainternet peut être amélioré pour classer les enregistrements grâce à une application de téléphone intelligent qui fournira des données pour un algorithme d’apprentissage machine. À l’avenir, il pourrait y avoir des informations transférées dans les deux sens – entrées et sorties vers le cerveau », a déclaré Pantanowitz.

Wits

Une nouvelle bio-imprimante facilite la fabrication en 3D de la chair et des os

credit: biobot2.com

La bio-imprimante 3D idéale, selon Y. Shrike Zhang, spécialiste en génie tissulaire, ressemblerait à une machine à pain : « Elle aurait quelques boutons sur le dessus et on en pousserait un pour choisir le tissu d’un cœur ou celui d’un foie. » Par la suite, Zhang pourrait vaquer à ses occupations tandis que la machine produirait des couches complexes de cellules et autres matières.

Cette technologie n’est pas encore tout à fait au point. Mais la nouvelle imprimante BioBot 2 semble avoir pris un pas dans cette direction. Cet appareil de table comprend une série de nouvelles fonctionnalités conçues pour procurer aux utilisateurs un contrôle simple d’une puissante machine, y compris une calibration automatisée, six têtes d’impression pour six différentes bio-encres, une précision de positionnement d’un micromètre sur les axes x, y, et z, et une interface de logiciel conviviale qui gère le processus d’impression du début à la fin.

Le cofondateur et chef de la direction de BioBots, Danny Cabrera, atteste que les caractéristiques du BioBot 2 sont le fruit d’une collaboration avec des chercheurs en génie tissulaire.

« Pour faire avancer cette technologie, nous devions faire plus que développer un nouveau robot » — Danny Cabrera, chef de la direction de BioBots

« Au cours de la dernière année et demie, nous avons travaillé de près avec des scientifiques pour comprendre ce dont ils avaient besoin pour faire avancer la technologie, dit-il, nous nous sommes aperçus qu’une simple bio-imprimante ne suffisait pas, ils avaient besoin de plus, nous devions donc développer plus qu’un nouveau robot. »

Le logiciel de la société se trouve dans le cloud, ce qui facilite le téléchargement des paramètres d’impression par les utilisateurs, paramètres qui sont transposés par le système en protocoles pour la machine. Après l’impression du tissu, le système peut utiliser des caméras intégrées et un logiciel de vision informatisée pour conduire des analyses de base. Par exemple, il peut calculer le nombre de cellules vivantes par rapport à celui des cellules mortes d’un tissu imprimé ou mesurer la longueur des axones de neurones imprimés. « Cette plateforme leur permet de mesurer la façon dont les différents paramètres d’impression, comme la pression ou la résolution cellulaire, affectent la biologie du tissu », déclare Cabrera.

Le BioBot 1 a fait son apparition sur le marché en 2015 et se vend à 10 000 $ US. L’entreprise accepte maintenant des commandes pour le BioBot 2 à 40 000 $ US, et en prévoit sa distribution plus tard cette année.

Chacune des têtes d’impression du BioBot 2 peut refroidir sa bio-encre à 4 degrés Celsius ou la chauffer à 200 degrés Celsius. La température du plateau d’impression peut également être contrôlée et celui-ci est équipé de lumières visibles et ultraviolettes qui déclenchent la réticulation des matériaux pour solidifier les formes imprimées.

Cabrera affirme que le contrôle de température facilite l’impression du collagène, principale composante des os et des tissus conjonctifs, parce que la réticulation se fait à basse température. « Beaucoup d’utilisateurs trafiquent leur bio-imprimante pour qu’elle puisse imprimer le collagène, note Cabrera, certains la placent dans le réfrigérateur ».

Bien que certains chercheurs ne souhaiteront pas utiliser les six têtes d’imprimante pour concevoir des tissus composés de six différents matériaux, Cabrera estime que cette conception permet aussi aux chercheurs de multiplexer les expériences. Par exemple, si des chercheurs expérimentent la concentration de cellules dans une bio-encre, cette fonctionnalité leur permet de tester simultanément six différentes versions. « Des semaines de travail peuvent être épargnées si vous attendez que vos cellules se développent entre chaque expérience », mentionne Cabrera.

En outre, la machine peut déposer la matière non seulement dans une boîte de Petri, mais aussi sur une plaque de culture cellulaire munie de plusieurs petites cupules. Grâce à une plaque de 96 cupules, « vous pouvez conduire 96 petites expériences », indique Cabrera.

L’un des objectifs à long terme du bioprinting est de procurer aux médecins la capacité d’appuyer sur un bouton pour imprimer une feuille de peau pour un patient brûlé ou pour façonner avec précision un greffon osseux pour un patient défiguré dans un accident. De telles impressions ont été réussies en laboratoire, mais ne sont pas prêtes d’obtenir l’approbation réglementaire. Un objectif encore plus à long terme est celui de procurer aux médecins la possibilité d’imprimer des organes de remplacement complets, mettant fin à l’insuffisance d’organes disponibles pour la transplantation, mais cette éventualité reste aujourd’hui du domaine de la science-fiction.

En attendant ces applications, les bio-imprimantes 3D trouvent toutefois leur utilité auprès des chercheurs en biomédecine.

Zhang a conduit des expériences avec une version bêta du BioBot 1 alors qu’il travaillait au laboratoire d’Ali Khademhosseini à l’école de médecine de Harvard. Il a utilisé des bio-imprimantes pour créer des structures d’organes intégrés sur puce, qui imitent la nature intrinsèque d’organes comme le cœur, le foie ou les vaisseaux sanguins grâce à des couches d’espèces de cellules souhaitées imprimées selon des schémas complexes. Ces petites puces peuvent être utilisées pour le dépistage systématique des drogues ou des recherches médicales de base. Avec la version bêta du BioBot, Zhang a créé une « thrombose intégrée sur puce », où des caillots se sont formés à l’intérieure de vaisseaux sanguins miniatures.

Maintenant professeur en médecine et bioingénieur adjoint à la Brigham and Women’s Hospital de Boston, Zhang affirme être intrigué par le BioBot 2. Sa capacité de faire des impressions avec de multiples matériaux est séduisante, dit-il, parce qu’il souhaite reproduire des tissus complexes composés de différentes espèces de cellules. Mais il ne sait toujours pas s’il en commandera une. Comme dans bien des aspects de la science, « tout repose sur le financement », déclare-t-il.

Photo: EnvisionTec

Le BioBot 2 est la bio-imprimante la moins dispendieuse sur le marché.

Les machines haut de gamme utilisées par les chercheurs souhaitant une précision à l’échelle du nanomètre coûtent habituellement environ 200 000 $ — comme la 3D-Bioplotter d’EnvisionTec. Cette grosse machine a été utilisée pour des recherches tout juste présentées, où des scientifiques de la Northwestern University ont imprimé en 3D une structure semblable à un ovaire de souris. Lorsqu’ils l’ont ensemencé d’ovules miniatures et implanté dans une souris, l’animal a donné naissance à des souriceaux.

Photo: Cellink

Mais il existe d’autres bio-imprimantes qui font concurrence à la BioBot sur le plan monétaire. Notons plus particulièrement une compagnie suédoise appelée Cellink, qui vend une bio-imprimante de la taille de trois ordinateurs pour un prix variant entre 10 000 $ et 40 000 $.

Il y a aussi la jeune entreprise de San Francisco, Aether, qui a tout récemment commencé à vendre des unités bêta à des chercheurs pour essais et commentaires. L’entreprise a promis de lancer la commercialisation de sa Aether 1 cette année, pour seulement 9 000 $.

Photo: Aether

La principale source de concurrence pourrait ne pas provenir des autres entreprises, mais plutôt de la tendance des bioingénieurs à bricoler leurs machines. « Nous prenons habituellement une imprimante de base quelconque et produisons nos propres têtes d’imprimante et bio-encres », affirme Zhang.

Mais pour les chercheurs en biologie qui ne sont pas des ingénieurs, le BioBot 2, selon Zhang, pourrait leur permettre d’accroître considérablement leurs capacités. Ce serait comme de donner à un phobique de la cuisine la capacité soudaine de cuire à la perfection une miche de blé entier.

Traduction Stéphanie S.

IEEE Spectrum

Des ovaires obtenus par impression 3D ont donné naissance à une progéniture en pleine santé

Des bioprothèses d’ovaires ont permis à des souris initialement stériles de donner naissance à des souriceaux.

Si l’on en croit l’étude menée par la Northwestern University Feinberg School of Medicine et la McCormick School of Engineering, le nouveau monde des organes imprimés en 3D comprend maintenant des structures ovariennes qui, fidèles à leur conception, sont réellement capables d’ovuler.

La souris femelle à laquelle on a enlevé un ovaire en le remplaçant par une bioprothèse d’ovaire, n’a pas seulement été capable d’ovuler mais elle a également donné naissance à des souriceaux en parfaite santé. En outre, les mamans ont été capables d’allaiter leurs petits.

Les bioprothèses d’ovaires sont faites de structures imprimées en 3D abritant des œufs immatures, et ont réussi à stimuler la production d’hormones et restaurer la fertilité des souris, ce qui constituait l’objectif ultime de ces travaux.

“Ces recherches montrent que les bioprothèses d’ovaires fonctionnent durablement sur le long terme” a confié Teresa K. Woodruff, scientifique spécialiste de la reproduction et directrice du Women’s Health Research Institute à Feinberg. “Utiliser la bio-ingénierie plutôt que la transplantation à partir de cadavres, pour créer des structures organiques fonctionnelles capables de restaurer l’état de santé du tissu du receveur constitue le saint graal de la bio-ingénierie en médecine régénérative”.

La recherche a été publiée le 16 mai dans Nature Communications.

Dans quelle mesure ces recherchent diffèrent d’autres structures réalisées par impression 3D ?

Ce qui fait que ces travaux sont vraiment à part, réside dans l’architecture du squelette (ou échafaudage) et du matériel, ou « encre » que les scientifiques utilisent, a expliqué Ramille Shah, professeur assistante en matériaux scientifiques et ingénierie au McCormick et en chirurgie à Feinberg.

Ce matériau est de la gélatine, un hydrogel biologique fabriqué à partir de collagène décomposé, pouvant être utilisé en toute sécurité chez l’humain. Les scientifiques savaient que, quel que soit l’échafaudage qu’ils créeraient, il était nécessaire qu’il soit réalisé à partir de matériaux organiques suffisamment rigides pour être manipulés pendant la chirurgie, mais aussi suffisamment poreux pour interagir naturellement avec les tissus du corps de la souris.

« La plupart des hydrogels sont très fragiles du fait qu’ils sont majoritairement constitués d’eau, et vont donc s’effondrer sur eux-mêmes » explique Shah. « Mais nous avons trouvé une température pour la gélatine qui permet à cette dernière de s’autoporter, de ne pas s’effondrer, et permet la réalisation de structures multicouches. Personne d’autre n’a été capable d’imprimer de la gélatine selon une géométrie aussi précise et autoportante ».

Cette géométrie permet de vérifier directement si les follicules ovariens (des cellules organisées produisant des hormones et entourant une cellule-œuf immature) peuvent, ou pas, survivre dans l’ovaire. C’est l’une des découverte-clés de cette étude.

“C’est la première étude qui démontre que l’architecture en échafaudage fait la différence dans la survie du follicule”, affirme Shah. “Nous ne serions pas capables de faire cela si nous n’utilisions pas un programme d’impression 3D”.

Quel impact chez les êtres humains ?

L’unique objectif des scientifiques en développant ces ovaires bioprothèses était d’aider à restaurer la fertilité et la production d’hormones chez des femmes qui avaient souffert de traitements contre le cancer à l’âge adulte ou qui avaient survécu à des cancers lors de l’enfance et présentent aujourd’hui des risques élevés d’infertilité et de problèmes de développement liés à des hormones.

« Ce qui se passe avec nos patientes atteintes de cancer est que leurs ovaires ne fonctionnent pas suffisamment et qu’elles ont besoin de thérapies de substitution hormonale afin de déclencher la puberté » explique Monica Laronda, co-auteur principal de ces travaux et précédemment étudiante en post-doctorat au Laboratoire Woodruff. « Le but de cet échafaudage est de récapituler comment fonctionne un ovaire. Nous voyons large, c’est-à-dire que nous prenons en considération tous les stades de la vie d’une femme, donc de la puberté à la ménopause en passant par l’âge adulte ».

Laronda est maintenant professeur assistante au Stanley Manne Children’s Research Institute au Ann & Robert H. Lurie Children’s Hospital.

En outre, la fabrication réussie d’implants imprimés en 3D afin de remplacer des tissus mous complexes a un impact significatif sur le travail à venir relatif à la médecine régénérative des tissus mous.

Techniquement, comment fonctionne l’impression biologique 3D ?

Imprimer une structure ovarienne en 3D ressemble à un enfant jouant avec un Lincoln Logs (jeu de construction) explique Alexandra Rutz, co-auteur principal de l’étude et diplômée de bioingénierie médicale au laboratoire Tissue Engineering and Additive Manufacturing (TEAM) lab au Simpson Querrey Institute, coordonné par Shah. Les enfants peuvent entreposer les rondins à angle droit pour former des structures. En fonction de l’espacement entre les rondins, la structure change pour construire une fenêtre, une porte…

“L’impression 3D est réalisée en déposant des filaments” explique Rutz, qui est maintenant post-doctorante dans le cadre du Whitaker International Postdoctoral Scholar à l’École Des Mines De Saint-Étienne à Gardanne, France. Vous pouvez contrôler la distance entre ces filaments, ainsi que l’angle de progression entre les couches, et cela nous permet d’obtenir des pores de tailles et géométrie différentes.

Au laboratoire de Northwestern, les chercheurs appellent ces structures imprimées en 3D des « échafaudages », et les comparent aux échafaudages qui entourent temporairement un bâtiment pendant sa rénovation.

« Tout organe possède un squelette » explique Woodruff, qui est également Professeur d’obstétrique au Thomas J. Watkins Memorial et membre du Robert H. Lurie Comprehensive Cancer Center de la Northwestern University. « Nous avons appris à quoi ressemblait le squelette d’un ovaire et nous nous en sommes servis comme modèle pour réaliser la bioprothèse ovarienne qui serait implantée ».

Dans un bâtiment, les échafaudages soutiennent les matériaux nécessaires à la réparation du bâtiment jusqu’à ce qu’ils soient démontés. Ce qui reste est une structure capable de se tenir droite toute seule. De la même manière, l’échafaudage, ou squelette imprimé en 3D, est implanté dans une femelle et ses pores peuvent être utilisés pour optimiser l’insertion des follicules, ou des œufs immatures, dans l’échafaudage. Ce dernier permet la survie des cellules-œufs immatures de la souris ainsi que les cellules qui produisent les hormones accélérant la production d’œufs. La structure ouverte laisse suffisamment d’espace aux cellules-œufs pour qu’elles murissent jusqu’à l’ovulation. Cela s’applique également aux vaisseaux sanguins qui se développent à l’intérieur de l’implant permettant aux hormones de circuler dans le système sanguin de la souris et déclencher la lactation après que la souris ait donné naissance à ses petits.

La collaboration exclusivement féminine McCormick-Feinberg pour ces travaux a été « très fructueuse » confie Shah, et d’ajouter que c’était motivant de faire partie d’une équipe de femmes menant des recherches visant à trouver des solutions à des problèmes de santé de femmes.

« Ce qui rend ce travail collaboratif, ce sont les personnages, et la possibilité de trouver de la bonne humeur au sein de cette étude » confie Shah. « Teresa et moi avons ri à l’idée que nous étions les grands-mères de ces souriceaux ».

traduction Virginie Bouetel

Northwestern University

Des lasers faits de sang humain pourraient révolutionner la détection de cancers

Alfred Pasieka/SPL

Les optofluidiques (ou fluides optiques), qui incluent l’utilisation de lasers, ne constituent pas une nouvelle technologie. En effet, cela consiste en l’application d’une certaine lumière sur un liquide qui sert d’amplificateur, projeté sur une cavité réfléchissante. Et cette technologie est souvent utilisée dans la recherche médicale et la chirurgie, tels que les infrarouges dans les processus de scan et d’imagerie.

Un groupe de chercheurs a réfléchi à un moyen d’affiner cette technologie, en produisant des lasers faits de sang humain.

Le sang humain et un mélange d’agents de contraste (diacétate de fluorescéine) approuvé par la FDA appelé indocyanine green (ICG ou vert d’indocyanine) ont fait toute la différence. L’ICG est utilisé depuis des décennies dans l’imagerie des vaisseaux sanguins rétiniens (imaging retinal blood vessels) en ophtalmologie. Mais en l’absence de sang, « ça ne fonctionne pas du tout » déclare Xudong (Sherman) Fan, lors d’un entretien pour le New Scientist. Fan est Professeur d’ingénierie biomédicale à l’Université du Michigan.

Le chercheur a réalisé l’expérience suivante. Il a éclairé un cylindre réflecteur contenant un mélange de sang humain et d’ICG, comme composé amplificateur, avec une source de lumière infrarouge. Le résultat fut brillant. Le sang s’est mis à briller sous l’effet de la lumière, du fait de la présence d’ICG qui émet de la lumière lorsqu’il est associé à des protéines contenues dans le plasma.

Grâce à cette lumière réfléchie, les chercheurs ont pu observer les structures des cellules et les modifications microscopiques du sang à l’échelle moléculaire. La fluorescence résultante a permis d’obtenir une image de meilleure qualité que les techniques utilisées à l’heure actuelle. Etant donné que l’ICG réagit bien en présence de sang, les tissus riches en sang – tels que les tumeurs – brilleront d’autant plus.

Une fois que cette technologie aura été suffisamment affinée pour être utilisée sur des humains, elle sera particulièrement utile dans la détection précoce de cancers. « Au final, nous testerons cette technologie sur le corps humain » affirme Fan, mais ils assurent que le rayonnement du laser est en dessous des limites autorisées en matière de sécurité. « Personne ne veut que le tissu traité soit brûlé ».

traduction Virginie Bouetel

Futurism, ScienceAlert – Latest, New Scientist, OSA Publishing

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« Fixer » les cellules des vaisseaux sanguins pour diagnostiquer les dysfonctionnements de coagulation du sang

The microfluidic device developed at the Wyss Institute emulates the interface between the endothelium and circulating blood, opening new doors to diagnosing blood clotting diseases caused by dysfunction or inflammation of endothelial cells, which line all blood vessels and influence the process of hemostasis. Credit: Wyss Institute at Harvard University

Un nouveau dispositif microfluidique (puce microfluidique) détecte comment les cellules endothéliales contribuent à l’hémostase.

(BOSTON) — En cas de dysfonctionnement, l’endothélium vasculaire – le tissue qui recouvre les vaisseaux sanguins de l’ensemble du système circulatoire du corps – joue un rôle considérable dans le développement de nombreuses maladies chez l’Homme, parmi lesquelles le diabète, les accidents vasculaires cérébraux, les maladies cardiaques, les infections virales et le cancer. Ceci est dû au fait que les cellules endothéliales sont sensibles au flux sanguin et interagissent également avec les cellules sanguines via les molécules présentes à leur surface, permettant ainsi la modulation de la coagulation sanguine et le fonctionnement des plaquettes. Lorsque l’hémostase a lieu normalement, l’endothélium évite l’hémorragie et la formation de caillot. Cependant, le dysfonctionnement ou l’inflammation de l’endothélium peut générer des coagulations anormales à l’intérieur des vaisseaux sanguins, engendrant des obstructions mortelles de ces derniers ou des hémorragies.

« Les anomalies de coagulation sanguine, ou d’activation des plaquettes, constituent des problèmes médicaux majeurs et la façon de laquelle nous les étudions aujourd’hui est excessivement simplifiée » explique Donald Ingber, M.D., Ph.D., Directeur du Wyss Institute Founding, également appelé « Judah Folkman Professor of Vascular Biology » à la Harvard Medical School et pour le programme de Biologie vasculaire de l’Hôpital des enfants de Boston, mais aussi Professeur de Bio-ingénierie à la Harvard John A. Paulson School d’ingénierie et de sciences appliquées. «  A l’heure actuelle, pour contrôler l’hémostase, les cliniciens ne possèdent pas d’outils prenant en compte les interactions importantes d’un point de vue physiologique qui ont lieu entre les cellules endothéliales et le flux sanguin ».

Jusqu’ici, l’interface très particulière existant entre les cellules endothéliales et le sang circulant dans les vaisseaux n’a pas pu être reproduite avec précision sous forme de dispositif diagnostique adapté, du fait de la difficulté d’incorporer des cellules endothéliales vivantes dans un dispositif robuste d’expérimentation.

Aujourd’hui, une équipe menée par Ingber au Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering à l’Université d’Harvard a découvert que les cellules endothéliales n’ont pas besoin d’être « vivantes » pour avoir des effets sur la coagulation sanguine. Un nouveau dispositif développé par cette équipe, publié en août dans la revue Biomedical Microdevices, a pu contrôler la formation de caillots de sang et permettre de diagnostiquer l’efficacité d’une thérapie antiplaquettaire, en produisant à échelle microscopique de minuscules canaux bordés par des cellules endothéliales humaines « fixées » chimiquement et qui imitent les conditions cellulaires et vasculaires du flux sanguin à l’intérieur du corps d’un patient encore mieux qu’une surface nue.

« C’est un dispositif imitant le vivant (bioinspiré) contenant le fonctionnement endothélial d’un patient malade sans utiliser de cellules vivantes à proprement parler, et cela a considérablement amélioré la robustesse du dispositif », a déclaré le premier auteur de l’étude, Abhishek Jain, Ph.D., ancien post-doctorant du Wyss Institute, et qui a récemment été recruté comme professeur assistant en ingénierie biomédicale à l’Université A&M du Texas.

Ce diagnostic de coagulation sanguine peut même être utilisé pour étudier les effets de l’inflammation endothéliale sur les caillots de sang, ce qui peut être particulièrement utile chez des patients souffrant d’athérosclérose, une maladie chronique générant la formation de plaques qui durcissent et rétrécissent les vaisseaux sanguins.

« C’est l’un des premiers exemples de la valeur ajoutée que constituent les systèmes de culture cellulaire microfluidiques dans le cadre de diagnostiques cliniques » a déclaré le co-auteur de l’étude, Andries van der Meer, Ph.D., ancien post-doctorant du Wyss Institute, aujourd’hui professeur assistant à l’Université des technologies appliquées aux cellules souches à Twente, aux Pays-Bas. « En utilisant un tissu mort, fixé chimiquement, on ouvre un chemin encourageant et peu risqué vers le développement d’expérimentations et de produits. »

Une étude précédente, menée par Ingber et son équipe, a mis en évidence que recréer le caractère physique et le flux sanguin de la vascularisation à l’intérieur de canaux microfluidiques leur permettait de prédire le moment précis où pourraient se former des caillots, avec des applications potentielles dans le contrôle en temps réel chez des patients recevant un traitement intraveineux d’anticoagulants, afin de prévenir les complications telles que les accidents vasculaires cérébraux et des occlusions vasculaires. Leur plus récent dispositif ajoute un nouveau niveau de complexité en intégrant la fonctionnalité de l’endothélium vasculaire dans un dispositif de diagnostic qui pourrait être fabriqué, stocké, et expédié à des fins cliniques, ce qui n’avait pas été imaginé possible jusqu’à aujourd’hui.

“Nos efforts pour imiter le système vasculaire de manière concluante à l’intérieur d’un dispositif microfluidique ont mené à deux pistes de développement technologique, qui pourraient potentiellement être combinées à l’avenir pour développer des systèmes mobiles utilisés pour réaliser des diagnostiques et même identifier quels états de la maladie mènent à la formation de caillots dans le sang », affirme Ingber. « Ensemble, ils représentent une nouvelle gamme de micro-dispositifs physiologiquement pertinents, qui intègrent des signaux mécaniques critiques, et qui pourraient avoir un impact à court terme sur la compréhension et la prévention des dysfonctionnements hémostatiques ».

Wyss Institute

Traduction Virginie Bouetel

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Le nouveau programme de la DARPA envisage de stimuler vos nerfs pour l’auto-guérison

DARPA veut moduler vos nerfs. Le nouveau programme de l’agence de recherche Electrical Prescriptions (ElectRx) a été conçu pour découvrir la science et la technologie qui stimulera le système nerveux périphérique pour détecter et combattre les maladies. Les nerfs dans ce système complexe sont essentiels à toutes les communications de signaux sensorielles et motrices dans le corps. Ils maintiennent et contrôlent constamment votre état de santé. Quand ces nerfs ont une perturbation, comme une infection ou une blessure, ils déclenchent une réponse automatique dans le cerveau ou la moelle épinière, qui ajuste le fonctionnement d’un organe affecté pour activer la guérison. Mais parfois, quand une maladie compromet ce flux naturel de signaux, les nerfs produisent un signal de douleur ou entrainent des maladies auto-immunes, même le diabète. ElectRx vise à remédier à ce problème du système humain.

« Grâce à une combinaison de compréhension croissante sur la façon dont le système nerveux règle de nombreux aspects de notre santé et fait progresser l’avancement de la technologie pour mesurer et stimuler des signaux nerveux, je crois que nous sommes sur le point d’apporter des changements fondamentaux sur la façon dont nous diagnostiquons et traitons la maladie », a déclaré le directeur du programme Doug Weber. À cette fin, sept équipes de chercheurs ont été choisies pour faire des recherches et démontrer une façon de moduler artificiellement les nerfs afin qu’un flux de signal sain puisse être maintenu pour l’auto-guérison.

Le but de l’agence est de pouvoir prescrire « des stimulus thérapeutiques » une fois que « l’activité malsaine » est diagnostiquée. Les équipes travailleront tant sur la recherche expérimentale que sur les technologies établies. Tout cela afin de découvrir et démontrer les connaissances scientifiques nécessaires pour atteindre cet objectif. À la fin du programme de quatre ans, la DARPA espère mettre en œuvre le système dans des essais cliniques, comme une alternative aux traitements traditionnels de la douleur chronique, la maladie inflammatoire, PTSD (état de stress post-traumatique) et plus.

« DARPA a identifié les lacunes de connaissance et ils les ont divisées dans des domaines différents », déclare Elisa Konofagou, professeur d’ingénierie biomédicale à l’Université de Columbia.
Elle sera à la tête d’une équipe de recherche d’ultrasons non-invasive pour la neuromodulation.

« Ils veulent atteindre tous les buts — la pertinence physiologique, la pertinence clinique et les défis techniques. [Dans le programme], nous avons des dispositifs optiques, magnétiques, acoustiques et électriques. Donc ils s’en approchent de tous les côtés et essayent de voir lesquels seront appropriés pour les différents organes ».

L’équipe de Konofagou travaille sur le côté expérimental du spectre. Au lieu de regarder la stimulation électrique, qu’elle croit être la plus intuitive, mais aussi la plus invasive parce qu’elle nécessite que des électrodes soient implantées profondément dans le corps, son équipe travaille sur une alternative. « Nous voulons utiliser un substitut, qui sera à ultrasons », dit-elle. « Il a le potentiel d’être appliqué de manière non invasive et peut être utilisé pour être concentré à des profondeurs différentes ». À la fin de la première étape, qui durera les deux premières années du programme, l’équipe devra valider le principe chez la souris avant de passer à des tests de comportement et aux étapes d’efficacité de la stimulation.

ElectRx traite sur la découverte de la science nécessaire pour maintenir une bonne santé et comprendre aussi les mécanismes qui la rendent possible. Dans ce cas, l’équipe de Konofagou étudiera les vagues mécaniques d’ultrasons pour voir pourquoi elles pourraient provoquer la stimulation désirée. « Le mécanisme est le plus stimulant parce que comme des ingénieurs nous aimons faire fonctionner quoi que ce soit et nous ne nous soucions pas toujours pourquoi cela fonctionne », dit-elle. « Ce truc prend beaucoup plus de temps à comprendre. Mais la DARPA a aussi voulu comprendre cela ».

traduction Buendía Carlos

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