Morphogénèse, Embryon humain, Compaction, Morula, Mécanique, PMA

Au cours du développement préimplantatoire, l'embryon humain forme le blastocyste qui est la structure permettant son implantation dans l'utérus. Le blastocyste est constitué d'une enveloppe épithéliale, le trophectoderme (TE), qui entoure une cavité fluide, le blastocoèle, au sein de laquelle un amas de cellules souches pluripotentes saillit, la masse cellulaire interne (ICM). Cette architecture spécifique est cruciale pour l'implantation et le développement ultérieur de l'embryon humain. De plus, la morphologie de l'embryon est un paramètre essentiel pour les cliniciens qui évaluent le potentiel d'implantation des embryons fécondés in vitro et choisir de l'embryon à transférer en procréation médicalement assistée (PMA). Il est donc crucial de comprendre comment l'embryon humain forme le blastocyste. Initialement, la formation de l'embryon humain commence par la compaction, au cours de laquelle les cellules se rapprochent les unes des autres et forment une structure plus compacte. Les études de PMA proposent que des embryons humains ratent leur compaction principalement en raison d'une adhésion défectueuse. D'après notre compréhension actuelle de la morphogenèse animale, d'autres acteurs morphogénétiques, tels que la contractilité cellulaire, pourraient être impliqués dans la formation de l'embryon humain. Cependant, les mécanismes moléculaires, cellulaires et physiques à l'origine de la morphogenèse de l'embryon humain ne sont toujours pas caractérisés. Comme tout matériau, l'embryon humain change de forme sous l'action de forces. En utilisant un système d'aspiration par micropipette, nous avons cartographié les tensions à la surface des cellules d'embryons humains donnés à la recherche pendant la compaction. Cela révèle une augmentation par 4 de la tension à l'interface cellule-milieu alors que les contacts cellule-cellule gardent une tension stable. Par conséquent, c'est l'augmentation de la tension à l'interface cellule-milieu qui compacte les embryons humains. Chez la souris, l'augmentation de tension durant la compaction est qualitativement conservée mais une comparaison plus poussée révèle des stratégies mécaniques quantitativement différentes, les embryons humains étant mécaniquement moins efficaces. L'inhibition de la contractilité cellulaire et de l'adhésion entre les cellules de l'embryon humain révèle que, bien que les deux processus cellulaires soient nécessaires à la compaction, l'adhésion joue simplement un rôle permissif et seule la contractilité contrôle la tension de surface responsable de la compaction. Il est intéressant de noter que la contractilité cellulaire et l'adhésion intercellulaire présentent des signatures mécaniques distinctes lorsqu'elles sont défectueuses. En analysant la signature mécanique des embryons ne compactant pas, nous avons trouvé que les embryons non compactés ou les embryons partiellement compactés, avec des cellules exclues, avaient une contractilité défectueuse. Notre étude révèle qu'une augmentation de la contractilité cellulaire, processus conservé au cours de l'évolution, est nécessaire pour générer les forces à l'origine du premier mouvement morphogénétique qui façonne le corps humain. Pour l'avenir, notre travail jette également des bases pour découvrir s'il existe une corrélation entre les différentes signatures mécaniques des cellules embryonnaires pendant la compaction et leur contenu génétique ou leur expression génique. En effet, une fois exclues de la compaction, les cellules restent à la périphérie de l'embryon et ne participent pas à la formation de l'ICM. Cela pourrait être une étape précoce de sauvetage de l'intégrité de l'embryon humain au cours de son développement.