Chimères Homme-Animal: Recherche Biologique Et Questions Éthiques

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L'introduction de cellules humaines dans d'autres organismes est un outil de recherche utile. Cependant, il y a des considérations éthiques.

Dans la mythologie grecque, la Chimère était un monstre magnifique. C'était un mélange inhabituel d'animaux, avec une tête et des pieds de lion, une tête de chèvre poussant sur son dos et une queue en serpentin. Cela a provoqué une grande destruction, jusqu'à ce que le héros Bellerophon tue le monstre, avec l'aide du cheval ailé Pegasus.

En termes scientifiques, le mot "chimère" conserve l’essence de ses racines mythiques. Une chimère est constituée de cellules dérivées de deux organismes (parfois plus). Ces organismes "parents" peuvent appartenir à la même espèce ou à des espèces différentes. La particularité d'une chimère est que les cellules individuelles de son corps ne sont pas toutes identiques. ils sont génétiquement distincts. Au lieu d'un mélange de gènes de chaque organisme parent, une cellule donnée contient les informations génétiques d'un seul organisme parent. Ainsi, une chimère est constituée de populations de cellules génétiquement identiques à chacun des organismes parents.

Quelques exemples de chimères sont déjà familiers à la plupart des gens. Par exemple, les chimères tissulaires résultent de transplantations d'organes ou de greffes de tissus (comme une greffe de moelle osseuse). Après la greffe, le receveur acquiert deux types de tissus et de cellules génétiquement distincts, selon un article de 2007 de Richard R. Behringer, professeur de génétique au MD Anderson Cancer Center de l’Université du Texas à Houston (Texas), publié dans le journal Cell. Cellule souche.

Les chimères peuvent également se produire dans la nature. L’auteur Vivienne Lam a cité plusieurs exemples de chimérisme naturel chez l’homme dans un article de 2007 publié dans la revue The Science Creative Quarterly (Université de la Colombie-Britannique). Le microchimérisme survient lorsque seule une petite population de cellules est génétiquement différente du reste. Par exemple, pendant la grossesse, une mère et un fœtus en développement peuvent échanger des cellules souches à travers le placenta.

Un autre exemple est le chimérisme tétragamétique. Ici, deux spermatozoïdes distincts fertilisent deux œufs distincts, ce qui donnerait idéalement un ensemble de jumeaux fraternels. Cependant, si les deux embryons fusionnent en un seul foetus avec des cellules génétiquement distinctes, un chimérisme tétragamétique se produit.

Le plus souvent, cependant, des chimères sont créées en laboratoire à des fins de recherche. Lorsque les cellules de différents organismes parents se réunissent pour former une chimère, elles peuvent être incorporées dans plusieurs parties du corps de la chimère. Ces cellules peuvent être des cellules somatiques - n'importe quelle cellule du corps sauf les cellules reproductrices - ou peuvent être incorporées dans des tissus germinaux, où des cellules reproductrices spécialisées, ou gamètes, telles que les spermatozoïdes et les ovocytes, sont produites, selon Behringer.

Des exemples de tels outils de recherche incluent les souris chimériques, qui sont élevées pour être utilisées en recherche génétique. Ces animaux contiennent deux types de cellules de souris qui expriment des gènes différents: l’un où tous les gènes de la souris sont intacts, et l’autre où une copie d’un gène particulier est supprimée ou "inactivée". Selon un article de Scitable publié par Nature Education, une série d'étapes de reproduction utilisant de telles souris chimériques aboutit finalement à une progéniture dans laquelle le gène d'intérêt est complètement neutralisé dans toutes les cellules. Cela aide les chercheurs à comprendre pleinement la fonction et la pertinence de ce gène particulier au sein d'un organisme modèle vivant.

Divers chimères interspécifiques ont également été créées. Par exemple, 1984 a marqué le développement de la première chimère de chèvre et de mouton, appelée "geep", selon l'Université de Wisconsin-Madison. Les zones du corps geep qui contenaient des cellules de mouton et de l'ADN étaient laineuses, tandis que les zones contenant des cellules de chèvre et de l'ADN étaient poilues.

Chimères humaines

Les chimères homme-animal sont un autre exemple de chimère interspécifique, générée lorsque des cellules humaines sont introduites dans des animaux. Cela peut être fait à travers une variété de techniques. Les cellules et tissus humains peuvent être greffés sur des embryons, des fœtus ou des animaux vertébrés adultes, a expliqué Behringer. Des chimères humaines-animales sont également produites en introduisant des cellules souches humaines dans des animaux au cours de divers stades de développement, qu’ils soient embryonnaires, fœtaux ou postnatals (après la naissance), selon un article de 2007, également publié dans la revue Cell Stem Cell.

Selon les Instituts nationaux de la santé (NIH), deux propriétés uniques rendent les cellules souches utiles en recherche: la capacité de répliquer et de reconstituer leurs populations sans aucune limitation et la capacité de former de nombreux types de cellules et de tissus différents au cours du développement précoce.

Les cellules souches dérivées d'organes et de tissus adultes sont quelque peu limitées dans le type de cellules qu'elles peuvent former. D’autre part, les cellules souches dérivées d’embryons humains (qui peuvent également être manipulés en laboratoire) ou génétiquement modifiées pour revenir à un état semblable à celui des cellules souches sont considérées comme "pluripotentes". Boston Children's Hospital. Cela signifie que ces cellules ont la capacité de se développer ou de se "différencier" en tous les principaux types de cellules et de tissus du corps humain.

Ainsi, lorsque les cellules souches humaines sont utilisées pour générer des chimères humaines-animales, en particulier au cours des premiers stades embryonnaires, elles ont la capacité de s’intégrer à diverses parties du corps de la chimère, y compris la lignée germinale, et de former divers types de cellules et de tissus.

Applications

Les chimères humaines-animaux constituent un environnement de test utile pour aider les scientifiques à mieux comprendre les fondements de la biologie humaine et les mécanismes de la maladie humaine. Comme Behringer l'a souligné dans son article, l'utilisation d'animaux de laboratoire comme modèles de biologie humaine ou de maladies ne reproduit pas totalement la physiologie humaine. "Ainsi, l'objectif principal de la recherche sur les chimères homme-animal est de produire des caractères cellulaires humains chez les animaux", a-t-il écrit.

De telles recherches sont menées depuis des décennies. Par exemple, en 1974, un groupe de chercheurs danois a annoncé la première transplantation réussie de nombreux organes fœtaux humains dans un modèle de souris de laboratoire appelé souris nude. Leurs expériences, publiées dans un article de 1974 dans la revue Nature, montraient que les poumons, les reins, le pancréas, le thymus, les glandes surrénales, les testicules et les ovaires de fœtus humains pouvaient tous s'établir et se développer chez la souris nude.

Les expériences menées au cours des dernières années ont porté sur l’élargissement des utilisations potentielles du modèle chimérique homme-animal. Dans un article de 2004 publié dans la revue Blood, les auteurs ont décrit des expériences dans lesquelles des cellules souches hématopoïétiques humaines, ou cellules souches hématopoïétiques, étaient transplantées dans des fœtus de mouton âgés de 55 à 60 jours. En plus de former les composants du sang et du système immunitaire, ces cellules souches peuvent former des cellules telles que les os et les muscles. Les auteurs ont découvert que les cellules souches hématopoïétiques étaient également capables de former des cellules hépatiques fonctionnelles. Les chercheurs ont suggéré qu'un tel modèle chimérique pourrait fournir un moyen de générer un grand nombre de cellules hépatiques humaines pour traiter des maladies génétiques chez le fœtus ou le nouveau-né lorsque les cellules hépatiques sont déficientes.

Un autre groupe de recherche a introduit des cellules souches embryonnaires humaines dans le cerveau de souris embryonnaires âgées de 14 jours. Ces expériences, décrites dans un article de 2005 publié dans la revue PNAS, ont montré que les cellules souches embryonnaires humaines formaient de nombreux types de cellules neurales fonctionnelles. Ces cellules ont continué à se développer en neurones humains matures et actifs dans le cerveau antérieur de la souris. Les auteurs ont souligné l'importance de disposer d'un environnement réel dans lequel étudier le développement neuronal humain. En outre, ils ont suggéré que de telles chimères pourraient aider à développer de nouveaux modèles de maladies neurodégénératives et psychiatriques, ainsi qu’à fournir un moyen potentiel d’accélérer le dépistage des médicaments thérapeutiques.

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La statue de la "Chimère d’Arezzo", datant de 400 av. J.-C. environ, a été trouvée à Arezzo, une ancienne ville étrusque et romaine de Toscane.

Crédit: Carole Raddato

Considérations éthiques

Comment les gens devraient-ils penser à un animal une fois que les scientifiques ont commencé à l'imprégner de caractéristiques humaines? Cette question est au cœur de nombreux débats éthiques centrés sur la génération de chimères humaines-animales.

Par exemple, il peut y avoir de nombreuses objections instinctives à la création de telles chimères. Il y a le "facteur yuck" ou un sentiment immédiat de répugnance, a déclaré un article de 2003 publié par Project Muse. Ce sentiment peut s'expliquer par la perception selon laquelle la création de chimères homme-animal est quelque peu taboue et que certaines limites ont été franchies.

"En tant que tels, ces êtres menacent notre identité sociale, notre statut non équivoque d’être humain", ont écrit les auteurs, Jason Scott Robert et Françoise Baylis. Mais ensuite, ils demandent: "Qu'est-ce qui rend l'homme sans ambiguïté?"

La génération de chimères homme-animal obscurcit en quelque sorte les lignes qui définissent l'identité des espèces. Par exemple, si on permettait aux cellules pluripotentes humaines de s'intégrer au tissu germinal d'un animal, la chimère pourrait générer des ovules ou du sperme humains. Et on peut très bien demander que, si les neurones humains s'intègrent dans le cerveau des animaux, existe-t-il la possibilité d'améliorer les capacités et les expériences d'un animal à un niveau humain?

En fin de compte, Robert et Baylis ont résumé l’énigme inhérente à l’évaluation de l’éthique de la génération de chimères humaines-animales comme celle-ci: "face à la possibilité de ne pas savoir si une créature dont nous sommes saisis est humaine et a donc droit à tous les êtres, nous sommes, en tant que peuple, déconcertés ".

Pour certains éthiciens, les droits des chimères homme-animal sont liés à la notion de "statut moral".

"Le statut moral est un concept qui fait référence à l'importance morale qu'un individu a, indépendamment des préoccupations ou des intérêts des autres", a déclaré Robert Streiffer, professeur agrégé de bioéthique et de philosophie à l'Université de Wisconsin-Madison. "Certaines choses n'ont pas de statut moral. Une chaise n'a d'importance morale que si d'autres personnes s'en soucient (parce que, par exemple, c'est leur propriété). Mais d'autres choses ont un statut moral. Une personne ou un animal est important, même si personne d'autre se soucie de cet individu. "

Streiffer a fait remarquer que le statut moral d'un individu détermine les types de recherche pour lesquels il peut être utilisé. Dans le cas des êtres humains, il existe des limites strictes aux types de recherche pouvant être menées sur des individus non consentants. "Cela reflète l'opinion de la société selon laquelle les êtres humains jouissent d'un statut moral très élevé". il a dit. "En revanche, la réglementation sur la recherche utilisant des animaux non humains permet de mener des recherches sur des individus non consentants qui sacrifient leurs intérêts les plus fondamentaux - leur intérêt d'éviter la douleur et la mort - dans l'espoir que d'autres puissent en tirer profit. Cela reflète l'opinion de la société selon laquelle les animaux ont un degré moindre de statut moral. "

Streiffer a ensuite expliqué que, bien que les nombreuses théories différentes fondent le statut moral d'un individu sur différentes caractéristiques, celles-ci sont finalement déterminées par les caractéristiques physiques du corps d'un individu. Selon la "théorie graduée" du statut moral, si la composition physique de l'individu est suffisamment modifiée, elle pourrait en théorie modifier le statut moral de cet individu. Par conséquent, il est possible de commencer la recherche avec un animal, qui bénéficie de protections plus faibles, mais le change en fin de compte de manière à lui donner un statut moral plus élevé.

"Dans le pire des cas, on pourrait imaginer une personne qui a le même statut moral que vous ou moi, mais continue à être traitée de la même manière que les animaux dans la recherche", a déclaré Streiffer à WordsSideKick.com. "Ce serait extrêmement contraire à l'éthique."

État actuel de la politique

La politique fédérale actuelle, sous la forme de lignes directrices et de recommandations des NIH formulées par divers organismes scientifiques, prend en compte les préoccupations éthiques et les progrès récents en matière de recherche et de technologie.

En septembre 2015, les NIH ont mis en place un moratoire temporaire sur le financement de la recherche dans le cadre de laquelle des cellules pluripotentes humaines sont introduites chez des animaux vertébrés non humains avant le stade de la gastrulation du développement embryonnaire. Au cours de la gastrulation, les trois couches de germes, ou les trois couches de tissus principales qui donnent finalement naissance à toutes les cellules et tous les tissus du corps, sont formées. Lorsque les cellules pluripotentes humaines sont introduites précocement dans des embryons d'animaux, elles ont une chance d'être incorporées à travers l'organisme, explique Carrie Wolinetz, directrice adjointe des politiques scientifiques aux NIH. "Vous avez moins de contrôle sur l'endroit où elles vont [les cellules pluripotentes]", a-t-elle déclaré.

Wolinetz a noté que les préoccupations éthiques concernant les chimères homme-animal n'avaient pas beaucoup changé au fil des ans. "Les gens s'inquiètent vraiment de l'intégration des cellules humaines dans la lignée germinale et dans le cerveau", a-t-elle déclaré. Bien qu'elle ait décrit l'idée d'un animal ayant des connaissances humaines comme un "scénario de science-fiction", Wolinetz a insisté sur la nécessité de veiller à ce que l'intégration de cellules humaines dans le cerveau d'un animal ne modifie pas le comportement et la cognition de l'animal, ce qui nuit à son bien-être. ou causer toute sorte de détresse.

En août 2016, à la suite d'ateliers et de discussions avec des chercheurs et des experts en bien-être animal, le NIH a publié des propositions de modification de ses directives actuelles. Les préoccupations éthiques détaillées ci-dessus ont constitué une grande partie de la base de ces directives. Les NIH ont proposé la création d'un comité de pilotage chargé de superviser les décisions de financement impliquant certains types de recherche. Selon un article de blog rédigé par Wolinetz, le premier type concerne des recherches dans lesquelles "des cellules pluripotentes humaines sont introduites dans des embryons de vertébrés non humains jusqu'à la fin du stade de gastrulation, à l'exception des primates non humains, qui ne seraient envisagées qu'après le blastocyste étape." La seconde concerne des domaines de recherche dans lesquels "les cellules humaines sont introduites dans les mammifères non humains post-gastrulation (à l'exclusion des rongeurs), où il pourrait y avoir une contribution substantielle ou une modification fonctionnelle substantielle du cerveau animal par les cellules humaines".

En outre, le NIH a proposé des modifications aux directives actuelles sur les cellules souches humaines.

En parlant des changements proposés, Wolinetz a déclaré à WordsSideKick.com qu'ils constituaient une "reconnaissance du fait que la science avait évolué au-delà du point de départ initial des lignes directrices".

Ressources additionnelles

  • Colorado State University: Différences entre une chimère et une mosaïque génétique
  • L'Encyclopédie du Projet Embryon
  • National Institutes of Health: Centre transgénique


Supplément Vidéo: Les chimères de la Science - In Cellulo #10.




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