Génie génétique : comment le projet placenta dévoile les secrets de nos cellules | La génétique

Il fournit de l’oxygène et des nutriments à un bébé en pleine croissance, élimine les déchets à mesure qu’ils s’accumulent dans son sang et protège la vie du fœtus. Pourtant, le placenta, l’organe temporaire qui chérit l’enfant à naître, est un casse-tête. Il porte l’ADN de l’enfant nouvellement formé mais parvient à échapper aux réponses immunitaires de sa mère génétiquement distincte.

Comprendre comment le placenta survit et fonctionne est d’une importance cruciale pour garantir des grossesses saines et viables – et grâce à un projet mondial remarquable, l’atlas des cellules humaines (HCA), les chercheurs découvrent aujourd’hui les secrets de son comportement.

Cette réussite pourrait avoir des conséquences cruciales. Quand les problèmes affectent le placentades conditions telles que pré-éclampsie ou même fausses couches ça peut arriver. Comprendre les mécanismes de son fonctionnement devrait aider les médecins à lutter contre ces conditions. Ce n’est pas non plus le seul succès du projet Atlas, lancé en 2016 par des scientifiques basés en Grande-Bretagne et aux États-Unis, une collaboration qui s’est depuis considérablement élargie et comprend désormais plusieurs milliers de chercheurs d’institutions du monde entier.

En plus de leurs triomphes placentaires, ces groupes révèlent également des secrets cellulaires du système immunitaire ainsi que du cerveau, des poumons et d’autres organes. Dans le processus, les scientifiques ont découvert des milliers de nouveaux types de cellules, l’unité fondamentale de la vie, chez l’homme.

“Il y a environ 37,2 billions de cellules chez un adulte humain moyen, et il en existe de nombreux types différents”, a déclaré Aviv Regev du géant américain de la biotechnologie Genentech et l’un des fondateurs du projet HCA. “Nous connaissions plusieurs centaines de types lorsque nous avons lancé l’atlas mais, depuis, nous en avons trouvé plusieurs fois ce nombre, et le total ne cesse d’augmenter. Nous connaissons maintenant des milliers de types de cellules différents chez l’homme.

Dans le passé, les scientifiques utilisaient des observations microscopiques de tissus pour identifier différents types de cellules. Ce processus fonctionne pour les cellules les plus courantes. Cependant, certains sont rares et passent facilement inaperçus, bien qu’ils puissent être cruciaux pour assurer le bon fonctionnement des organes du corps.

Pour contourner ce problème, les scientifiques se sont tournés vers génomique et une technologie informatique avancée pour identifier les cellules individuelles à partir de leurs signatures génétiques. “Nous appelons cela la révolution de la résolution”, a déclaré l’autre fondatrice du projet, Sarah Teichmann, qui est basée au Wellcome Sanger Institute dans le Cambridgeshire.

« Grâce au développement de la génomique unicellulaire, nous pouvons séquencer chaque cellule individuelle dans un échantillon de tissu. Cela a transformé notre capacité à étudier la composition cellulaire du corps humain.

Au cours des six premières années de son existence, les chercheurs travaillant pour le HCA ont séquencé et caractérisé un total de 117,8 millions de cellules, à partir de 174 600 échantillons, provenant de 9 551 individus. Des centaines de nouveaux types cellulaires ont ainsi été révélés, les découvertes dans le placenta étant à l’avant-garde de cette recherche.

“Le fœtus crée le placenta qui l’entoure et le protège, et établit une communication entre lui-même et l’utérus de sa mère dans lequel il se développe”, a déclaré le généticien cellulaire Roser Vento-Tormo, également au Wellcome Sanger Institute.

Les scientifiques savaient que des cellules appelées trophoblastes quittaient le placenta pour migrer dans l’utérus de la mère pendant la grossesse. Là, ils mènent une conversation intercellulaire qui persuade le système immunitaire de la mère de tolérer le fœtus qui grandit en elle. Mais la nature exacte de cet échange a échappé aux efforts pour le décoder. Les chercheurs du HCA se sont donc tournés vers les techniques de génomique unicellulaire et les ont utilisées pour analyser plus de 70 000 cellules individuelles prélevées au cours des grossesses du premier trimestre. Cela a révélé comment ces cellules interagissaient les unes avec les autres et a montré comment les trophoblastes envahissent la muqueuse de l’utérus et provoquent un changement de structure de ses tissus, créant ainsi l’approvisionnement en sang pour le fœtus en développement.

“Ce que nous avons découvert, ce sont les messages que ces cellules transmettent à leurs cellules maternelles afin que le fœtus et le placenta résident paisiblement à l’intérieur de la mère”, a déclaré Vento-Tormo. L’importance de ce travail a également été soulignée par Teichmann. « Cette première HCA de grossesse précoce va transformer notre compréhension du développement sain. Cela permettra également de faire la lumière sur les troubles de la grossesse.

D’autres découvertes faites par les chercheurs du HCA incluent leur identification d’un nouveau type de cellule dans les poumons. Cette cellule porte un récepteur qui, lorsqu’il est absent, joue un rôle clé dans l’apparition de la fibrose kystique, l’une des maladies héréditaires potentiellement mortelles les plus courantes en Occident.

“Jusqu’alors, nous ne savions pas que ce type de cellule existait”, a ajouté Regev. «Nous étions complètement aveugles et pensions qu’un type de cellule différent était impliqué. Connaître la bonne cellule est crucial, bien sûr. Cela signifie que vous pouvez cibler les thérapies avec précision et efficacité. Cela a donc été une découverte très importante également.

Un autre exemple du potentiel de la recherche HCA est fourni par des scientifiques qui travaillaient début 2020 pendant les premières semaines de la pandémie de covid. Ils ont utilisé la génomique unicellulaire pour découvrir deux ensembles de cellules – connues sous le nom de cellules caliciformes et ciliées – dans le nez. Ceux-ci se sont avérés avoir des niveaux élevés de protéines que le virus Covid utilise pour pénétrer dans notre corps. L’identification de ces cellules a contribué à expliquer le taux de transmission élevé de Covid à un moment crucial.

“Savoir quels types de cellules exacts sont importants pour la transmission du virus fournit une base pour développer des traitements potentiels pour réduire la propagation du virus”, a déclaré Teichman. “Cela démontre également l’immense potentiel de la recherche HCA.”