Les chercheurs de l'Institut de bio-ingénierie de la Catalogne (IBEC) en collaboration avec l'hôpital universitaire de Dexeus ont capturé des images inégalées d'un embryon humain implantant. C'est la première fois que le processus est enregistré en temps réel et en 3D.
L'échec du processus d'implantation dans l'utérus est l'une des principales causes de l'infertilité, représentant 60% des avortements spontanés. Jusqu'à présent, il n'avait pas été possible d'observer ce processus chez l'homme en temps réel, et les informations disponibles limitées provenaient d'images fixes prises à des moments spécifiques du processus.
«Nous avons observé que les embryons humains s'enfoncent dans l'utérus, exerçant une force considérable pendant le processus. Ces forces sont nécessaires car les embryons doivent être capables d'envahir le tissu utérin, en s'y intégrant complètement. C'est un processus étonnamment invasif. Bien qu'il soit connu que de nombreuses femmes éprouvent des douleurs abdominales et de légers saignements lors de l'implantation, le processus lui-même n'avait jamais été observé auparavant, « Explique Samuel Ojosnegros, chercheur principal de la bio-ingénierie de l'IBEC pour le groupe de santé reproductive et leader de l'étude.
Pour avancer pendant l'implantation, l'embryon libère des enzymes qui décomposent les tissus environnants. Cependant, il est également connu que la force est nécessaire pour pénétrer les couches sous-jacentes de l'utérus. Ce tissu fibreux est rempli de collagène, une protéine rigide qui forme également les tendons et le cartilage. « L'embryon ouvre un chemin à travers cette structure et commence à former des tissus spécialisés qui se connectent aux vaisseaux sanguins de la mère afin de se nourrir« Ajoute Ojosnegros.
Les résultats de l'équipe de recherche révèlent que les embryons humains exercent des forces de traction dans leur environnement, ce qui le remodelage. « Nous observons que l'embryon tire sur la matrice utérine, le déplaçant et la réorganisation. Il réagit également aux indices de force externe. Nous émettons l'hypothèse que les contractions survenant in vivo peuvent influencer l'implantation de l'embryon», Explique Amélie Godeau, chercheuse du groupe Ojosnegros et co-nul de l'étude. Ainsi, une invasion efficace de l'embryon est associée à un déplacement de la matrice optimale, soulignant l'importance de ces forces dans le processus d'implantation.
L'amélioration de notre compréhension du processus d'implantation pourrait avoir un impact significatif sur les taux de fertilité, la qualité des embryons et le temps pris pour concevoir par la reproduction assistée.
Une plate-forme pour étudier l'implantation en laboratoire
Pour réaliser l'étude, l'équipe de recherche IBEC a développé une plate-forme qui permet aux embryons d'implanter en dehors de l'utérus dans des conditions contrôlées. Cela permet l'imagerie et l'analyse de fluorescence en temps réel des interactions mécaniques de l'embryon avec son environnement. La plate-forme est basée sur un gel composé d'une matrice artificielle formée par le collagène, qui est abondante dans le tissu utérine, et diverses protéines nécessaires au développement d'embryons.
Des expériences ont été réalisées avec des embryons humains et de souris pour permettre la comparaison des deux processus d'implantation. Lorsque l'embryon de souris entre en contact avec l'utérus, il exerce les forces d'adhérer à sa surface. L'utérus s'adapte ensuite en se repliant autour de l'embryon, en l'éveillant dans une crypte utérine. En revanche, l'embryon humain se déplace vers l'intérieur et pénètre complètement les tissus utérins. Une fois sur place, il commence à se développer radialement de l'intérieur.
« Notre plateforme nous a permis de quantifier la dynamique de l'implantation d'embryons et de déterminer l'empreinte mécanique des forces utilisées dans ce processus complexe en temps réel« Conclut Anna Seriola, chercheuse de l'IBEC et co-première auteur de l'étude.
Cette étude a été menée en collaboration avec le Dexeus University Hospital (qui a fait don de tous les embryons utilisés dans cette étude), le Biomimétic Systems for Cell Engineering Group à IBEC, dirigée par Elena Martínez, ainsi que d'autres institutions telles que la Barcelone Stem Cell Bank (IDIBELL), l'Université de Barcelone (UB), l'Institut Tel pour la BiomeDical Research Networks Center (CIBER) et l'Institut pour la recherche BiomeDic Biomédical (IRB Barcelone).
