Les chiots qui se tortillent dans le laboratoire d'Alexander Travis ne ressemblent pas à des merveilles médicales. Mais ces merveilles à fourrure sont les premiers chiens nés de la fécondation in vitro, un processus qui a pris plus de 30 ans à se développer pour les chiens.
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La fécondation in vitro (FIV) est le processus de fécondation d'un ovule avec du sperme en laboratoire. Nous le faisons avec succès chez les humains et quelques autres animaux depuis les années 1970, mais les scientifiques avaient du mal à comprendre comment cela fonctionnait pour les chiens. Cette technique pourrait aider à sauver des espèces canines en voie de disparition dans la nature et, combinée aux techniques d'édition de gènes, pourrait même contribuer à améliorer la santé des races domestiques.
"Les gens y travaillent depuis que la FIV a été inventée", explique Travis, biologiste de la reproduction à l'Université Cornell. "Personne n'a jamais progressé avec la FIV chez le chien. C'est le premier succès."
Cette difficulté tenait en partie au fait que les biologistes faisaient des expériences fondées sur des données scientifiques incomplètes, notamment un article publié en 1978 dans la revue Gamete Research dans lequel il était suggéré que le magnésium ralentissait les spermatozoïdes.
Le sperme de chien ressemble à du sperme humain, mais contrairement à la version humaine, le sperme de chien n'est pas prêt à féconder un ovule immédiatement. C'est parce que le sperme de chien a une couche de cholestérol qui recouvre sa tête, où sont conservées les informations ADN. Lorsque les spermatozoïdes traversent l'utérus d'une chienne, des produits chimiques, notamment du magnésium, décomposent ce revêtement. Si le revêtement reste intact, l'ADN du sperme ne peut fertiliser l'ovule.
Ce même bain de produits chimiques dit au sperme de remuer sa queue, qui agit comme une hélice, l’aidant à s’enfouir dans l’œuf pour pouvoir déposer cet ADN. Avec le magnésium, le sperme peut nager plus rapidement et pénétrer plus facilement dans l'ovule.
Lors de la fécondation in vitro, le sperme est dans une éprouvette et non dans l'utérus. Les scientifiques ont donc dû recréer le bain chimique à l'intérieur du corps du chien. Mais aucun autre scientifique n'a pensé inclure du magnésium à cause du papier de 1978. Sans cela, vous pouvez placer le sperme d'un chien à côté d'un ovule et rien ne se passera.
"Pourquoi pas le magnésium? Tout le monde utilise ce support sans le remettre en question, et il a été inventé dans les années 1970", explique l'étude, Jennifer Nagashima, auteure du document, biologiste de la reproduction dans le laboratoire de Travis et membre du Joint Graduate Training Program (Programme de formation des diplômés conjoint du Smithsonian) Conservation Biology Institute et le Atellinson Center de Cornell pour un avenir durable.
"Nous sommes retournés et avons regardé, " dit Nagashima. "C'est définitivement une leçon de vie - je remets tout en question maintenant."
Sur les sept chiots, deux proviennent d'une mère Beagle et d'un père cocker, et cinq proviennent de couples de pères et de mères Beagle. (Mike Caroll, Collège de médecine vétérinaire de l'Université Cornell) Les chercheurs précédents ont également compté sur le processus de FIV humaine pour concevoir le processus de chien, mais nos systèmes de reproduction ont des différences notables qui n'ont pas été prises en compte. Les humains ovulent environ une fois par mois, ce qui signifie que les ovaires libèrent un ovule prêt à être fécondé. Mais les chiens n'ovulent qu'une ou deux fois par an et leurs œufs ne sont pas immédiatement viables.
En s'appuyant sur la chronologie du corps humain pour travailler avec les chiens, les scientifiques retiraient les œufs de la chienne trop tôt. L'équipe a plutôt constaté que les œufs de chien devaient rester dans leurs oviductes (trompes de Fallope chez l'homme) pendant un certain temps avant d'être prêts pour la FIV.
Lorsque Nagashima et ses collègues ont retiré les œufs juste après l'ovulation, aucun des œufs n'a été fécondé. Mais quand ils ont attendu quatre jours, 80% des œufs fécondés ont été rapportés cette semaine par PLOS ONE .
Après avoir retiré les œufs de l'utérus du chien, les scientifiques les ont placés dans une culture avec le sperme et ont attendu environ 48 heures pour que le mélange crée de nouvelles cellules, ce qui signifie qu'il était sur le point de devenir un fœtus de chien. Ces cellules ont ensuite été retirées de la boîte de Pétri, congelées puis implantées chez un chien de substitution.
Sur dix-neuf embryons fécondés, sept minuscules chiots Beagle-Mix sont nés le 10 juillet - après des décennies de recherche.
"Vous entendez ces premiers cris, et c'est un très bon sentiment", dit Travis. L'étape suivante consiste à apprendre à retirer les œufs du chien sans avoir à subir une intervention chirurgicale importante.
En faisant progresser la technologie de FIV pour les chiens, les scientifiques pourraient augmenter le nombre d'espèces canines en voie de disparition, déclare Margaret Root Kustritz, spécialiste de la reproduction de petits animaux à l'Université du Minnesota. Les canidés en danger qui ne veulent pas ou ne peuvent pas procréer de la manière habituelle pourraient servir de donneurs d’œufs, garantissant ainsi que leurs précieux gènes se perpétuent jusqu’à la génération suivante.
La FIV pourrait également être utilisée pour réduire les maladies chez les chiens domestiques. Aujourd'hui, de nombreuses races pures souffrent de désordres génétiques qui pourraient être supprimés à l'aide de la FIV et des outils modernes d'édition de gènes. De telles recherches pourraient même nous aider à mieux comprendre les maladies humaines. Bien que les chimpanzés soient plus proches de nous sur le plan génétique, nous partageons plus de 350 caractéristiques de maladie avec les chiens, soit deux fois plus que toute autre espèce.
"C’est un grand pas en avant", déclare Root Kustritz. "Chaque étude qui nous aide à mieux comprendre la biologie de la reproduction normale nous aide à réfléchir à la manière dont nous pourrions utiliser ces connaissances pour aider les animaux et les humains."
Nucharin Songsasen (à gauche) et Jennifer Nagashima du Smithsonian Conservation Biology Institute emmènent trois des chiots FIV en promenade. (Jefferey MacMillan)
