Des chercheurs parviennent à faire féconder des organoïdes avec des embryons humains.

À première vue, cela ressemble au début d'une grossesse humaine : un embryon en forme de boule s'enfonce doucement dans la paroi réceptive de l'utérus, puis s'y agrippe fermement, s'y enfouissant tandis que les premiers prolongements d'un futur placenta apparaissent. 

C’est l’implantation – le moment où la grossesse commence officiellement.

Mais rien de tout cela ne se passe à l'intérieur d'un corps. Ces images ont été capturées dans un laboratoire de Pékin, à l'intérieur d'une puce microfluidique, sous les yeux de scientifiques observant le déroulement des événements.

Cette puce microfluidique transparente est utilisée pour cultiver un organoïde qui imite la paroi de l'utérus. Avec l'aimable autorisation des chercheurs

Dans trois articles publiés cette semaine par Cell Press, des scientifiques présentent ce qu'ils considèrent comme les tentatives les plus abouties à ce jour pour reproduire en laboratoire les premiers instants d'une grossesse. Ils ont prélevé des embryons humains dans des centres de fécondation in vitro et les ont fait fusionner avec des organoïdes composés de cellules endométriales, qui constituent la muqueuse utérine.

Les rapports — deux provenant de Chine ( ici et ici ) et un troisième impliquant une collaboration entre des chercheurs du Royaume-Uni, d'Espagne et des États-Unis — montrent comment les scientifiques utilisent des tissus artificiels pour mieux comprendre le début de la grossesse et potentiellement améliorer les résultats de la FIV.

« On trouve ici un embryon et un organoïde endométrial », explique Jun Wu, biologiste au Centre médical de l'Université du Texas Southwestern, à Dallas, qui a contribué aux deux études chinoises. « C'est le message principal de ces trois articles. »

D'après les articles, ces reconstructions 3D sont les reconstitutions les plus complètes à ce jour des premiers jours de grossesse et devraient être utiles pour étudier les raisons des échecs fréquents des traitements de FIV.

Dans chaque cas, les expériences ont été interrompues lorsque les embryons atteignaient deux semaines, voire plus tôt. Ceci est dû aux règles légales et éthiques qui interdisent généralement aux scientifiques de poursuivre les expériences au-delà de 14 jours.

Lors d'une fécondation in vitro (FIV) classique, un ovule est fécondé en laboratoire et se développe en un embryon sphérique appelé blastocyste – un processus qui dure quelques jours. Ce blastocyste est ensuite implanté dans l'utérus de la patiente dans l'espoir qu'il s'y développe et devienne un bébé.

Deux blastoïdes, ou embryons artificiels (cercles), se développent à l'intérieur d'un organoïde. Avec l'aimable autorisation des chercheurs

Mais c'est une erreur fréquente. Beaucoup de patientes apprennent que leur FIV a échoué car l'embryon ne s'est jamais implanté.

D'après les nouveaux rapports, c'est ce lien initial entre la mère et l'embryon qui est reproduit en laboratoire. « La FIV signifie fécondation in vitro, mais nous parlons ici d' implantation in vitro », explique Matteo Molè, biologiste à l'université de Stanford, dont les résultats, obtenus en collaboration avec des chercheurs européens, figurent parmi les publications d'aujourd'hui. « Sachant que l'implantation constitue un obstacle à la grossesse, nous avons la possibilité d'améliorer le taux de réussite si nous parvenons à la reproduire en laboratoire. »

Normalement, l'implantation est totalement invisible car elle se déroule dans l'utérus, explique Hongmei Wang, biologiste du développement à l'Institut de Pékin pour les cellules souches et la médecine régénérative, qui a codirigé les recherches. Wang étudie souvent les singes car elle peut interrompre leur gestation pour prélever les tissus nécessaires à son observation. « Nous avons toujours souhaité comprendre l'implantation de l'embryon humain, mais nous n'avions pas les moyens d'y parvenir », précise-t-elle. « Tout se passe dans l'utérus. »

Dans l'étude menée à Pékin, les chercheurs ont testé une cinquantaine d'embryons issus de fécondation in vitro (FIV) donnés, mais ils ont également réalisé un millier d'expériences supplémentaires avec des blastoïdes. Ces derniers sont des répliques d'embryons humains à un stade précoce, fabriquées à partir de cellules souches. Les blastoïdes sont faciles à produire en grand nombre et, puisqu'il ne s'agit pas de véritables embryons, leur utilisation est soumise à moins de restrictions éthiques.

« La question était de savoir si, disposant de ces blastoïdes, nous pouvions les utiliser », explique Leqian Yu, auteur principal du rapport de l'Institut de Pékin. « L'étape suivante logique était l'implantation. Mais comment procéder ? »

Pour l'équipe de Pékin, la solution consistait à concevoir une chambre en silicone souple dotée de minuscules canaux pour l'apport de nutriments et d'un espace permettant la croissance de l'organoïde utérin. Ensuite, des blastocystes – ou de véritables embryons – pouvaient être introduits par une fenêtre dans le dispositif, permettant ainsi le début de la « grossesse ».

« La question essentielle à laquelle nous cherchons à répondre est celle du premier dialogue entre l’embryon et la mère », explique Yu. « Je pense que c’est peut-être la première fois que nous pouvons observer l’ensemble du processus. »

Applications médicales

Ce n'est pas la première fois que des chercheurs tentent d'utiliser des organoïdes pour ce type de recherche. Au moins deux start-ups ont levé des fonds pour commercialiser des systèmes similaires, présentant parfois les organoïdes comme un outil de prédiction des chances de succès de la FIV. Outre Dawn Bio, une start-up viennoise, Simbryo Technologies , basée à Houston, a annoncé le mois dernier qu'elle proposerait des prédictions « personnalisées » pour les patientes en FIV, à partir de blastocystes et d'organoïdes endométriaux.

Pour réaliser ce test, les médecins prélèvent une biopsie de la muqueuse utérine de la patiente et en cultivent des organoïdes. Des blastocystes sont ensuite ajoutés à ces organoïdes afin d'évaluer la capacité de la femme à mener une grossesse à terme. Si les blastocystes ne s'implantent pas, cela peut indiquer que l'utérus de la patiente n'est pas réceptif et expliquer l'échec de la FIV.

L'équipe de Pékin pense que les organoïdes issus de grossesses pourraient également servir à identifier des médicaments susceptibles d'aider ces patientes. Dans leur article, ils décrivent comment ils ont créé des organoïdes à partir de tissus prélevés chez des femmes ayant subi plusieurs échecs de FIV. Ils ont ensuite testé 1 119 médicaments approuvés sur ces échantillons afin de déterminer si certains présentaient une amélioration.

Plusieurs substances semblent avoir des effets bénéfiques. L'une d'elles, l'avobenzone, un ingrédient présent dans certains types de crèmes solaires, a augmenté la probabilité d'implantation d'un blastocyste de seulement 5 % à environ 25 %. Yu indique que son centre espère pouvoir lancer un essai clinique s'il parvient à identifier le médicament approprié. 

Utérus artificiel ?

L'équipe de Pékin travaille à améliorer le système organoïde pour le rendre encore plus réaliste. Actuellement, il lui manque certains types cellulaires essentiels, notamment les cellules immunitaires et un système vasculaire. Yu explique que la prochaine étape consiste à ajouter des vaisseaux sanguins et de minuscules pompes à son dispositif sur puce, afin de doter les organoïdes d'une circulation sanguine rudimentaire.

Cela signifie que, dans un avenir proche, il sera probablement possible de cultiver des blastocystes ou des embryons plus longs, ce qui soulève des questions quant aux limites que les scientifiques pourront franchir en matière de grossesse en laboratoire. « Je pense que cette technologie ouvre la voie à la culture d'embryons plus longs », déclare Wu, qui précise que certains considèrent cette recherche comme une première étape vers la création de bébés entièrement hors du corps.

Cependant, Wu affirme qu'il est impossible, pour le moment, de mener une grossesse à terme en laboratoire. « Cette technologie est certainement liée à l'ectogenèse, ou développement hors du corps », explique-t-il. « Mais je ne pense pas qu'on puisse parler d'utérus artificiel. Cela relève encore de la science-fiction. »

https://www.technologyreview.com/2025/12/23/1130415/organoid-uterus-microfluidic-chip-embryo