Ce poussin est né d’un œuf artificiel

Qu'elle soit bleue comme celle d'un œuf de merle ou mouchetée comme celle d'un œuf de troglodyte de Caroline, l'humble coquille d'œuf est un véritable chef-d'œuvre de conception naturelle. 

Pendant des années, des scientifiques étudiant la biologie de l'évolution et du développement ont essayé diverses méthodes pour recréer la coquille d'œuf ou pour faire éclore des oiseaux sans coquille d'œuf, mais chaque procédé présentait des limites majeures. 

L'entreprise privée Colossal Biosciences affirme avoir mis au point une coquille synthétique, ce qui, selon elle, constitue une étape clé vers son objectif de faire renaître des espèces disparues telles que le moa géant de Nouvelle-Zélande (Dinornis robustus) et le dronte de Maurice (Raphus cucullatus), plus connu sous le nom de dodo, de l'île Maurice. 

Le 19 mai, cette entreprise texane spécialisée dans la « désextinction » a annoncé la naissance de vingt-six poussins en bonne santé grâce à ce qu'elle appelle le système d'« œuf artificiel Colossal ». « Nous n'essayons pas seulement de recréer l'œuf mais vraiment de le repenser pour l'adapter à nos besoins », explique Ben Lamm, PDG et cofondateur de Colossal.

Au-delà des poules, Colossal indique que cette innovation pourrait être développée à plus grande échelle pour permettre, à terme, de faire éclore des espèces disparues à partir d'œufs plus gros. Ce n'est pas la première fois que Colossal, qui a levé plus de 500 millions d'euros (plus de 600 millions de dollars) et dont la valeur est estimée à plus de huit milliards d'euros (plus de 10 milliards de dollars), fait les gros titres de la presse. L'entreprise a annoncé l'année dernière la naissance de trois chiots blancs génétiquement modifiés pour ressembler à une espèce de loups disparue, l'Aenocyon dirus.

Ce rapport n'est accompagné d'aucun article évalué par des pairs, ni de données rendues publiques que d'autres scientifiques pourraient évaluer. Si tout ce qu'affirme l'entreprise est exact, elle a accompli un exploit impressionnant en repensant la membrane protectrice d'un œuf, « ce qui est une grande avancée biotechnologique », affirme Vincent Lynch, biologiste évolutionniste à l'université d'État de New York à Buffalo (UB), qui n'a pas participé à ces travaux. Il ajoute toutefois qu'il ne s'agit que d'une partie de l'œuf et qu'« ils n'ont pas développé toutes les autres parties ».

Selon les experts, cette résurrection, si tant est qu'elle soit possible, pose des défis uniques dans le cas des oiseaux par rapport aux mammifères. « Ce n'est là qu'un des obstacles qu'ils devront surmonter », affirme Hans Cheng, généticien moléculaire retraité du service de recherche agricole du département de l'Agriculture des États-Unis (USDA, de l'anglais United States Department of Agriculture) et enseignant à l'université d'État du Michigan (MSU), qui n'a pas participé à ces travaux. 

EN QUOI LA COQUILLE D'ŒUF EST-ELLE SI PUISSANTE ?

La coquille d'un œuf de poule est suffisamment solide pour supporter le poids d'une poule, mais assez fragile pour qu'un petit poussin puisse la percer lorsqu'il éclot. L'oxygène peut traverser la coquille pendant le développement de l'embryon mais cette barrière protectrice retient l'humidité à l'intérieur et empêche les germes d'entrer. Même si les chercheurs ont réussi à faire éclore des poussins en dehors de leur œuf d'origine, le génie de la nature s'est avéré difficile à reproduire intégralement en laboratoire. 

En 1988, Margaret Perry, généticienne à l'Institut Roslin, un centre de recherches en sciences animales à l'université d'Édimbourg, a été la première à faire éclore des poussins à partir d'embryons qu'elle avait développés en cultures en laboratoire et placés dans des coquilles d'œufs « porteuses » provenant d'autres poules. 

« Depuis, les scientifiques ont tenté de se passer de la coquille et d'utiliser différents contenants artificiels », y compris des gobelets en plastique et du film alimentaire, explique Mike McGrew, embryologiste à l'Institut Roslin au Royaume-Uni. Mais pour chaque tentative réussie, il y a eu de nombreux échecs. « Avec ces différents systèmes, les taux d'éclosion n'étaient pas très bons », affirme Mike McGrew, qui est aussi conseiller scientifique pour Colossal en matière de cellules souches aviaires. 

La plupart des systèmes sans coquille nécessitent d'importantes quantités d'oxygène concentré supplémentaire aux stades avancés du développement, mais cela comporte un risque d'endommagement de l'ADN de l'embryon en développement. 

Colossal affirme avoir réglé ce problème en créant une nouvelle membrane à base de silicone, placée à l'intérieur d'un contenant hexagonal rigide qui lui assure un bon soutien. Selon Andrew Pask, directeur scientifique chez Colossal, ce matériau semi-perméable permet à l'oxygène de le traverser aussi facilement qu'une véritable coquille d'œuf, tout en retenant l'humidité. 

« Il s'agit d'une membrane très fine et spécialisée qui permet un échange gazeux extrêmement efficace, ce pour quoi la coquille d'œuf est conçue », affirme-t-il. 

Si c'est vrai, il s'agit « d'un exploit important de la biotechnologie », relève Vincent Lynch.

L'entreprise n'a pas communiqué le taux d'éclosion permettant de le comparer aux résultats antérieurs. 

Une fenêtre transparente se trouve au sommet de l'œuf artificiel conçu par Colossal afin de permettre aux scientifiques d'observer directement l'embryon en développement à l'intérieur. Ils indiquent que la taille de l'œuf est variable. En théorie, il pourrait être beaucoup plus petit, comme un œuf de colibri, ou beaucoup plus grand, comme les œufs de la taille d'un ballon de football du moa géant de l'île du Sud disparu, qui mesurait autrefois plus de 3,5 mètres de haut, dépassant les autruches modernes ou tout autre oiseau vivant aujourd'hui. 

QUE FAUDRAIT-IL RÉELLEMENT POUR FAIRE RENAÎTRE DES ESPÈCES D'OISEAUX DISPARUES ?

Dans une vidéo publiée par l'entreprise, des scientifiques examinent des œufs pondus par de vraies poules dans les vingt-quatre à quarante-huit heures suivant leur ponte. Ils sélectionnent les plus prometteuses, les ouvrent et versent délicatement l'intégralité de leur contenu, tout sauf la coquille, dans la structure d'œuf artificiel. Néanmoins, tout ce qu'il s'est passé avant cela, de la fécondation à la ponte de l'œuf, a nécessité une vraie poule. 

Avant que l'entreprise puisse faire ressusciter des oiseaux ressemblant à des espèces disparues, les scientifiques devront génétiquement modifier l'ADN des oiseaux à un stade bien plus précoce. « Une fois l'œuf fécondé pondu, l'embryon compte déjà environ 50 000 cellules, soit bien trop pour pouvoir les modifier génétiquement » affirme Hans Cheng. Généralement, les scientifiques cherchent à modifier génétiquement des embryons très précoces qui comptent seulement une ou deux cellules. 

Le processus de création d'oiseaux modifiés génétiquement est très différent de celui pour les mammifères, tels que les souris et les loups, et plus délicat, selon Christopher Preston, expert en faune sauvage et en environnement à l'université du Montana (UM), qui n'a pas participé à ces recherches. 

Les embryons de mammifères peuvent être manipulés à un stade très précoce et implantés dans l'utérus d'une mère porteuse à l'aide de techniques de fécondation in vitro. « On ne peut pas faire ça avec les oiseaux », affirme Christopher Preston. Chez les oiseaux, la coquille protectrice et le jaune nutritif commencent à se développer en même temps que l'embryon lui-même, le tout à l'intérieur de la mère.

D'autres chercheurs, notamment Mike McGrew, ont mis au point des méthodes minutieuses pour créer des poulets génétiquement modifiés en isolant, développant et manipulant des cellules souches spéciales : les cellules germinales primordiales, antérieures aux spermatozoïdes et aux ovules, dans des cultures en laboratoire. Ils les injectent ensuite à des oiseaux afin de modifier leurs organes reproducteurs pour qu'ils puissent porter les spermatozoïdes ou les ovules d'oiseaux transgéniques, puis font s'accoupler deux de ces oiseaux afin de créer un œuf qui donnera naissance à un nouvel oiseau génétiquement modifié présentant des caractéristiques différentes. 

Ce processus s'est soldé par un échec pour la plupart des autres oiseaux et il n'a jamais été tenté avec l'ADN d'espèces disparues. Selon Hans Cheng, « c'est un processus très laborieux et son taux de réussite est faible ».

L'automne dernier, Colossal a annoncé avoir franchi une première étape en cultivant des cellules germinales primordiales provenant d'un pigeon biset, qui présente des similitudes génétiques avec le pigeon de Nicobar qui pourrait, selon Colossal, servir d'espèce porteuse pour le dodo. L'entreprise indique qu'elle n'a pas encore sélectionné d'espèce capable de pondre des œufs porteurs pour le moa géant, mais que l'émeu d'Australie et le tinamou sont des candidats potentiels. Un moa finirait par devenir trop grand pour n'importe quel œuf porteur. C'est pourquoi Colossal a l'intention de transférer l'embryon en développement dans son système d'œuf artificiel à un moment donné du processus. 

« Je pense qu'il nous reste un long chemin à parcourir », affirme Hans Cheng.

COMMENT CET ŒUF ARTIFICIEL POURRAIT-IL ÊTRE UTILISÉ AUJOURD'HUI ?

Au-delà des oiseaux disparus, la technologie de la membrane de coquille d'œuf pourrait avoir d'autres applications. 

Selon Hans Cheng, elle n'intéressera probablement pas l'industrie avicole commerciale car les véritables poules peuvent déjà pondre 300 œufs par an à moindre coût. Mais les biologistes évolutionnistes pourraient apprécier une fenêtre transparente permettant d'observer et de mieux étudier des processus biologiques complexes, tels que la formation précoce des organes et des vaisseaux sanguins pendant le développement embryonnaire, explique Vincent Lynch.

Par ailleurs, Colossal a déclaré espérer que cette technologie pourra un jour aider les défenseurs de l'environnement à relancer les populations d'espèces d'oiseaux menacées. « On pourrait, en théorie, envisager de rendre une espèce d'oiseaux gravement menacée plus adaptée au changement climatique ou plus résistante à certaines maladies », indique Christopher Preston. Il ajoute cependant que cela nécessiterait une modification génétique aviaire, et non pas seulement un œuf artificiel. 

Que ce soit techniquement faisable ou non, cela ne règlerait pas les problèmes majeurs auxquels sont confrontés aujourd'hui les oiseaux menacés, affirme Stuart Pimm, écologiste à l'université Duke, qui n'a pas participé aux recherches. « Nous pourrions mieux aider des millions d'oiseaux chaque année en nous attaquant aux menaces les plus immédiates que sont la disparition des habitats, les collisions avec les fenêtres des bâtiments et les chats en extérieur » affirme-t-il.