Voici comment les chercheurs ont fabriqué des souris avec 2 papas

Pour la première fois, des chercheurs ont directement créé des souris avec deux papas.

Les souris n'ont pas pu survivre plus d'un jour environ après la naissance, mais cajoler un embryon fabriqué à partir de l'ADN de deux pères tout au long du développement fœtal n'était pas une mince affaire. C'était beaucoup plus difficile, selon les chercheurs, que de fabriquer des souris avec deux mamans.

Les résultats aident à expliquer pourquoi les mammifères ne peuvent pas se reproduire avec un seul parent. Ils peuvent également aider à expliquer pourquoi les animaux qui peuvent se reproduire seuls, comme certains amphibiens, sont presque toujours des femelles. [10 choses étonnantes que les scientifiques viennent de faire avec CRISPR]

L'obstacle à la reproduction unisexe, a déclaré Wei Li, auteur principal de l'étude, chercheur sur les cellules souches à l'Académie chinoise des sciences, est ce qu'on appelle l'empreinte génomique, ou le marquage moléculaire de l'ADN qui régule la façon dont les instructions du génome sont exécutées. . Mais la nouvelle étude, publiée en ligne le 11 octobre dans la revue Cell Stem Cell, révèle que la barrière peut être franchie.

Empreintes parentales

L'empreinte génomique est connue pour être importante pour le développement embryonnaire, mais exactement comment elle fonctionne et ce qui la contrôle est une "boîte noire", a déclaré Mellissa Mann, chercheuse en sciences de la reproduction à la faculté de médecine de l'Université de Pittsburgh et à la Magee-Women's Research. Institut non impliqué dans la nouvelle étude.

Dans la reproduction sexuée, chaque progéniture hérite pour moitié de son ADN de sa mère et pour moitié de son père. Mais l'ADN de chaque parent a des étiquettes moléculaires uniques qui sont ajoutées lors de la formation du sperme et de l'ovule d'origine. Ces balises sont les instructions qui dictent si un gène est exprimé ou reste dormant.

"Vous pourriez hériter d'une copie d'un gène spécifique de maman, et ce gène avec ces" marques "moléculaires lui permettrait d'être transcrit pour remplir sa fonction", a déclaré Mann. "Mais le même gène de papa aurait des balises différentes, l'empêchant de s'exprimer."

Ces balises ont de nombreuses conséquences dans le monde réel. Ils sont cruciaux dans le développement embryonnaire précoce, a déclaré Mann. Des études antérieures ont montré que lorsque les scientifiques tentent de créer une progéniture à partir de deux spermatozoïdes, l'embryon ne se développe pas, tandis que les cellules qui font pousser le placenta s'épanouissent; la progéniture de deux œufs donne un embryon en développement et un placenta qui ne se développe pas. [5 raisons pour lesquelles le placenta est étonnant]

Il existe également des troubles génétiques qui dépendent de l'empreinte génomique. Le syndrome d'Angelman, un trouble neurologique qui provoque une déficience intellectuelle et des convulsions, est causé par une mutation du UBE3A gène sur le chromosome de la mère. Lorsque cette même mutation génétique est transmise par papa au lieu de maman, le résultat est un trouble neurologique complètement différent appelé syndrome de Prader-Willi..

Il faut être deux

Certains animaux sont capables de se reproduire en solo. La plupart de ces cas se produisent lorsqu'une femelle se reproduit sans mâle, un processus appelé parthénogenèse. Divers poissons, reptiles et amphibiens peuvent se reproduire de cette façon. Un seul poisson (Danio rerio) est connu pour se reproduire avec des hommes seuls, et uniquement dans certaines conditions de laboratoire, a déclaré Baoyang Hu de l'Académie chinoise des sciences, un autre auteur principal du nouvel article.

Les chercheurs à l'origine de la nouvelle étude voulaient comprendre pourquoi les mammifères ne peuvent pas se reproduire seuls. Donc, pour commencer, ils ont cherché à voir ce qu'il fallait pour créer la parthénogenèse chez les mammifères. Ils ont utilisé des cellules souches de souris conçues pour n'avoir qu'un seul ensemble de chromosomes maternels, comme un œuf, et les ont injectées dans un ovule normal pour créer un embryon avec deux ensembles d'ADN maternel. Ils ont ensuite transféré l'embryon résultant dans une mère porteuse.

Pour créer un embryon viable, les chercheurs ont dû supprimer trois segments imprimés du génome des cellules souches modifiées. Les souris résultantes semblaient normales, bien que Li ait dit que les souris n'avaient été testées que pendant un temps limité dans des conditions expérimentales, et qu'elles n'étaient donc peut-être pas aussi saines que les souris produites à l'ancienne..

Mais les souris avec deux mamans ne sont pas nouvelles; des souris similaires avec deux mamans ont été produites pour la première fois en 2004, ont écrit les auteurs. [Comment fonctionnent réellement les tests ADN d'Ancestry?]

Alors, ils se sont tournés vers un problème plus difficile: faire des souris avec deux papas. Cela n'a été fait qu'une seule fois, par des chercheurs du M.D. Anderson Cancer Center au Texas. Dans ce cas, les chercheurs ont créé des cellules souches mâles avec des chromosomes X mais pas Y, les ont injectées dans des blastocystes femelles, stade précoce de développement dans lequel certaines cellules se sont différenciées en types spécifiques. Ils laissent ensuite ces femelles se transformer en adultes. Ils ont ensuite accouplé les femelles portant uniquement l'ADN X masculin avec des mâles, créant une progéniture qui ne portait que les gènes de deux pères..

Papas seuls

Cette fois, les chercheurs voulaient voir s'ils pouvaient fabriquer des souris avec deux papas sans l'étape intermédiaire d'une femelle génétiquement modifiée, a déclaré Hu. Pour ce faire, ils ont injecté un spermatozoïde et des cellules souches avec uniquement de l'ADN paternel dans un ovule dont le noyau (et donc tout son ADN maternel) a été retiré. Ils ont ensuite extrait des cellules souches, qui sont capables de devenir n'importe quelle cellule du corps, qui se sont développées dans l'embryon résultant. Ces cellules souches ont ensuite été placées dans un blastocyste séparé. Le blastocyste était nécessaire pour développer un placenta, a déclaré Hu. Enfin, ce blastocyste injecté de cellules souches a été introduit dans l'utérus d'une mère porteuse.

"À notre connaissance, c'est la première fois que des souris bi-paternelles avec deux pères directs sont produites", a déclaré Hu .

Mais les souris ne se sont pas bien comportées. En effet, les naissances réussies étaient minoritaires. Sur 1 023 tentatives, seuls 12 chiots vivants sont nés. Et les chiots n'étaient pas normaux. Ils étaient gonflés de liquides et plus de deux fois plus gros que les chiots souris ordinaires. Tous ont eu du mal à allaiter et à respirer et sont morts peu de temps après leur naissance.

«Les gens prennent de l'avance sur la science avec cela pour dire qu'il y a un potentiel que deux hommes pourraient avoir un enfant», a déclaré Mann. "C'est très loin."

Ce que l'étude fait, cependant, est une allusion aux raisons pour lesquelles la parthénogenèse est plus courante dans la nature que la reproduction uniquement masculine. Les chercheurs ont dû supprimer sept régions imprimées du génome pour faire fonctionner la reproduction uniquement masculine, quatre de plus que ce qu'ils avaient à supprimer pour les femmes. (La perte supplémentaire de matériel génétique pourrait expliquer pourquoi les souris avec deux pères étaient si anormales, a déclaré Mann.)

À l'avenir, la méthode pourra être utilisée pour étudier de plus près les effets de l'empreinte sur divers troubles du développement, a déclaré l'auteur principal de l'étude Qi Zhou, également de l'Académie chinoise des sciences. Les souris pourraient être utilisées pour tester des modifications génétiques susceptibles de corriger des troubles héréditaires, a déclaré Zhou.

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