Les applications des recherches sur les embryons, dans les domaines médicaux et de la production agricole (animale et végétale), sont multiples et s’accélèrent. Dans les deux domaines, il faut distinguer la production d’embryons issue de fécondations et la production d’embryons somatiques issus de cellules somatiques cultivées in vitro.

Outre les travaux destinés à mieux comprendre l’embryogenèse, de nombreux travaux ont porté sur l’embryogenèse somatique, et donc sans fécondation. Cette voie des biotechnologies végétales a été développée comme une nouvelle forme de multiplication végétative, destinée à obtenir des clones avec un nombre important d’individus. Elle est aujourd’hui couramment utilisée chez de nombreuses espèces, en particulier en horticulture.

Chez les végétaux, dans le cas d’embryons produits sans fécondation, il faut bien distinguer les embryons issus de cellules diploïdes (embryons somatiques) ou de cellules haploïdes de pollen (embryon androgénétique) ou de cellules haploïdes du sac embryonnaire de l’ovule (embryon gynogénétique).

Chez les animaux, les progrès du développement des embryons issus de fécondations in vitro (FIV), ont contribué à réduire la durée des programmes de sélection génétique. Chez les êtres humains, les objectifs ne peuvent pas être les mêmes, les questions éthiques sont nombreuses.

En outre, comme avec les végétaux, on sait produire des embryons somatiques animaux et humains. Ce type d’embryons produits in vitro n’en est toujours qu’au stade de modèle expérimental, puisque les conditions dans lesquelles les embryons se développent naturellement sont encore impossibles à reproduire in vitro.

Pour produire des embryons somatiques humains, les modèles expérimentaux utilisent des cellules souches de deux types :

• des cellules embryonnaires provenant d’embryons surnuméraires issus de FIV ;
• des cellules de fibroblastes (provenant d’un tissu de soutient de la peau), qui sont reprogrammées génétiquement pour retrouver un état indifférencié et donc une aptitude à se diviser.

Ces embryons sont qualifiés d’embryoïdes (on parle aussi de corps embryoïdes). Les cellules pluripotentes s’agrègent et forment une masse sphéroïde constituée de cellules qui se différencient, comme les embryons naturels, en trois feuillets embryonnaires (endoderme, mésoderme, ectoderme).

Les transplantations d’embryons issus de zygote obtenus par fécondation in vitro ont été mises au point chez les :

• animaux : pour l’obtention d’animaux transgéniques à partir d’embryons pris à des stades précoces. Cette technique permet d’évaluer la qualité des embryons avant de les transférer chez la femelle receveuse. La technique est aujourd’hui appliquée chez de nombreuses espèces ayant un intérêt économique ;
• êtres humains : après une fécondation in vitro, des embryons sont transférés, quelques jours après la fécondation, dans l’utérus d’une femme. Sur le plan éthique, la question est largement débattue dans les différentes sociétés. Le sujet est du domaine de la PMA (procréation médicalement assistée) et les réglementations peuvent être très différentes selon les pays. Le diagnostic préimplantatoire est très surveillé sur le plan légal.

Les recherches visent plusieurs types d’utilisation, par exemple :

• la production d’animaux transgéniques à partir d’embryons pris à des stades précoces ;
• la production de molécules à usage thérapeutique ;
• le clonage thérapeutique : il a pour objet la production de cellules souches embryonnaires ayant le même génome que l’individu cloné. Son intérêt majeur serait de permettre une thérapie cellulaire ultérieure sans risquer un rejet de greffe.

Un embryon chimérique est un embryon créé in vitro, par greffage de quelques cellules totipotentes d’une espèce, dans un embryon d’une autre espèce. Une des difficultés biologiques résidant dans l’éloignement les espèces impliquées.

Les premiers embryons chimériques datent de 1969, c’étaient des chimères caille-poulet. En 1984, ce furent des embryons chèvre-mouton ; en 2010, des embryons souris-rat ; en 2017, des embryons porc-homme ; en 2021, ce sont des embryons de macaques qui reçoivent des cellules humaines.

Les cellules injectées (en petit nombre) dans les embryons sont des cellules souches pluripotentes induites humaines (iPS, pour «induced pluripotent stem cells”). Les embryons ne sont pas gardés au-delà de quelques jours.

Les progrès biomédicaux potentiels sont importants, notamment pour la médecine régénérative. C’est en effet un premier pas pour développer des organes humains chez des animaux. Les essais sont déjà en cours, les iPS ayant la possibilité de se différencier en n’importe quel type cellulaire (foie, pancréas, cœur, etc.). 

La technique consiste à modifier génétiquement un embryon animal afin qu’il ne développe pas un organe en particulier et à lui injecter les cellules pluripotentes d’une autre espèce dont on veut produire l’organe en question. Une fois implanté dans l’utérus d’une femelle animale, l’embryon chimère va pouvoir se développer. 

C’est ainsi, qu’à partir d’un embryon chimérique, une souris avec un pancréas de rat a été créée. Ensuite, un rat qui souffrait de diabète a reçu ce pancréas, et a été guéri.

Il est bien sûr impossible de produire un foie humain dans une souris, il faut donc prendre une espèce au moins de taille équivalente. Le porc pourrait être intéressant, mais il est très éloigné génétiquement de l’espèce humaine.

Les recherches sur les embryons humains se heurtent à des questions très diverses : éthiques, juridiques et techniques complexes.

Le statut légal des embryons humains varie d’un pays à l’autre, contrariant la collaboration internationale en matière de recherche.

Ci-dessous, nous abordons certains aspects de la recherche sur les embryons chimériques et sur le clonage issu d’embryoïdes.

En France, la nouvelle loi de bioéthique continue à interdire l’adjonction de cellules souches animales à un embryon humain, mais pas l’injection de cellules humaines dans des embryons animaux.

Les questions éthiques qui se posent sont diverses, une des plus souvent abordées est celle du risque qu’une conscience humaine se révèle chez l’animal, en raison du risque initial de migration de cellules humaines vers le cerveau de l’animal, ce qui reviendrait à « l’humaniser ». Une ligne à ne pas franchir est aussi celle des organes reproducteurs.

Les profonds changements que pourraient apporter ces biotechnologies à la nature humaine posent des questions qui s’ajoutent au débat sur le transhumanisme.

Par ailleurs, la question de l’instrumentalisation des animaux qui se pose lorsque l’on cherche à développer des organes humains au sein de leurs corps est un sujet qui interpelle déjà les associations de défense du bien-être animal. 

L’embryoïde provenant d’une cellule somatique est un clone de l’individu ayant donné la cellule somatique initiale. Produire un nouvel organisme à partir d’un embryoïde, revient à donner vie à un jumeau de l’individu initial, mais plus jeune. Le problème est bien différent de la question du clonage thérapeutique évoquée ci-dessus (rubrique : les applications potentielles des travaux sur les embryons).