Colossal Biosciences fait éclore des poussins avec un œuf artificiel

Depuis des siècles, l’œuf est considéré comme l’un des systèmes de maintien en vie les plus élaborés du monde naturel. Sous une coquille fermée, il protège l’embryon en croissance, maintient l’humidité au bon niveau, gère les échanges gazeux et fournit les nutriments nécessaires.

Pendant des décennies, les scientifiques ont tenté de reproduire ce fonctionnement en dehors du corps d’un oiseau, mais ils se sont heurtés au même obstacle à chaque fois : un œuf naturel est bien plus sophistiqué qu’il n’en a l’air.

Aujourd’hui, l’entreprise de biotechnologie Colossal Biosciences affirme avoir enfin franchi ce cap.

Des œufs artificiels font éclore des poussins

Colossal Biosciences, déjà connue pour ses projets ambitieux de dé-extinction visant des espèces comme le woolly mammoth et le thylacine, annonce être parvenue à faire éclore des poussins en bonne santé grâce à un dispositif d’œuf entièrement artificiel.

À aucun moment, les poussins ne se sont développés dans une coquille biologique. Ils ont grandi dans une structure conçue par ingénierie, pensée pour imiter - et même améliorer - l’architecture de la nature.

Cette avancée pourrait modifier en profondeur la biologie de la conservation, la recherche sur la reproduction des oiseaux et, potentiellement, certaines méthodes de production pharmaceutique.

Les tentatives sans coquille d’hier n’ont pas abouti

Dès les années 1980, des équipes ont expérimenté la croissance d’embryons d’oiseaux dans des dispositifs dépourvus de coquille.

Ces approches permettaient une partie du développement en dehors de la coquille, mais elles reposaient sur de grandes quantités d’oxygène pur pour maintenir les embryons en vie.

Cela a posé des difficultés majeures. Des atmosphères très riches en oxygène peuvent endommager l’ADN et accroître les risques sanitaires pour les animaux en développement. Et elles rendent aussi une utilisation à grande échelle presque irréalisable.

Les besoins en oxygène ont freiné les progrès

Un couvoir commercial ou un programme de conservation ne peut pas, de façon réaliste, fonctionner avec un approvisionnement permanent en oxygène de qualité médicale.

Dans un œuf naturel, les échanges d’oxygène sont gérés de manière bien plus efficiente. Reproduire cette capacité est devenu l’un des défis scientifiques les plus difficiles en biologie aviaire.

Colossal a pris une autre voie : au lieu d’augmenter l’oxygène disponible, l’entreprise a repensé la coquille elle-même.

Des ingénieurs repensent la coquille de l’œuf artificiel

L’œuf artificiel repose sur une structure en treillis associée à une membrane à base de silicone. Ensemble, elles permettent à l’oxygène de traverser efficacement la surface tout en restant dans des conditions atmosphériques normales.

Autrement dit, les embryons peuvent se développer avec les mêmes 21 % d’oxygène que celui que respirent les humains au quotidien.

Pour le moment, la coquille est fabriquée par impression 3D, même si l’entreprise prévoit de passer à terme au moulage par injection afin d’augmenter les volumes de production.

Le dispositif est également compatible avec les incubateurs commerciaux standards déjà utilisés dans les élevages et les laboratoires.

“L’embryon a besoin d’un espace de croissance qui reproduise les échanges gazeux, l’humidité et l’environnement mécanique d’un œuf naturel – quelle que soit la taille exigée par l’espèce,” a expliqué le Dr George Church, cofondateur de Colossal et professeur de génétique à la Harvard Medical School, à Earth.com.

“L’œuf artificiel de Colossal résout la question du passage à l’échelle. Il s’agit d’une technologie de plateforme, et ses implications vont bien au-delà d’une seule espèce.”

Des coquilles transparentes pour observer le développement

Le système offre un autre atout : la visibilité. La coquille reste en grande partie transparente, ce qui permet de suivre la croissance embryonnaire en temps réel, sans ouvrir ni détériorer la structure.

“Chaque nouveau système évolutif pour la dé-extinction est au fond un problème de biologie enveloppé dans un problème d’ingénierie. L’œuf artificiel en est un exemple parfait,” a déclaré Ben Lamm, CEO et cofondateur de Colossal Biosciences.

“Restaurer des espèces comme le South Island Giant Moa ne consiste pas seulement à reconstruire des génomes anciens et à éditer des PGCs – cela exige de bâtir un système d’incubation entièrement nouveau là où aucun substitut n’existe, et de le dimensionner d’une manière que la biologie ordinaire ne permet tout simplement pas.”

Les œufs de moa exigent une incubation inédite

Cet œuf artificiel n’a pas été conçu uniquement pour les poules.

L’un des moteurs majeurs du projet est le South Island Giant Moa, oiseau terrestre disparu de Nouvelle-Zélande. Le moa a disparu il y a environ 600 ans, mais Colossal espère que de futures technologies pourraient, un jour, permettre son retour.

Le défi est considérable : les œufs de moa étaient gigantesques, environ 80 fois plus grands que des œufs de poule, et bien au-delà de tout ce que pondent les oiseaux actuels.

Aucune espèce moderne ne pourrait raisonnablement servir de parent de substitution.

Les œufs artificiels remplacent les mères porteuses

Un système d’incubation artificiel supprime précisément cet obstacle.

“L’embryon a besoin d’un espace de croissance qui reproduise les échanges gazeux, l’humidité et l’environnement mécanique d’un œuf naturel – quelle que soit la taille exigée par l’espèce,” a déclaré le Dr George Church, cofondateur de Colossal et professeur de génétique à la Harvard Medical School.

“L’œuf artificiel de Colossal résout la question du passage à l’échelle. Il s’agit d’une technologie de plateforme, et ses implications vont bien au-delà d’une seule espèce.”

Un seul système adapté à de nombreux oiseaux

La flexibilité fait partie des caractéristiques clés de la technologie.

La coquille artificielle peut être ajustée selon les espèces, des petits passereaux jusqu’à des œufs beaucoup plus volumineux que ceux des oiseaux vivants.

Les chercheurs testent déjà des versions plus grandes, destinées à des espèces qui dépassent les limites de taille imposées par les substituts existants.

L’entreprise met aussi au point des systèmes d’auto-éclosion et des outils robotiques de transfert d’embryons. Ces améliorations pourraient réduire les erreurs de manipulation et renforcer la régularité du développement.

Cet enjeu est important, car la recherche sur la reproduction aviaire a longtemps eu du mal à suivre le rythme des progrès observés chez les mammifères.

La recherche sur la reproduction des oiseaux est restée en retard

Chez les mammifères, des technologies comme la FIV, le transfert d’embryons et les gestations par mère porteuse ont bouleversé la recherche et l’agriculture il y a plusieurs décennies.

Pour les oiseaux, la tâche est restée bien plus complexe, puisque l’embryon se développe dans un œuf scellé. Ce système de protection, aussi performant soit-il, est devenu un verrou scientifique.

“Les outils de reproduction aviaire ont accusé un retard de plusieurs décennies par rapport aux systèmes mammifères, car les oiseaux posent des défis développementaux uniques. L’œuf artificiel change cela,” a déclaré la Dr Beth Shapiro, Chief Science Officer de Colossal.

Pour les équipes qui travaillent sur des oiseaux menacés, l’absence de cette “boîte à outils” a limité les programmes de conservation pendant des années.

Les programmes de conservation gagnent de nouveaux moyens

Partout dans le monde, les populations d’oiseaux reculent rapidement. Plus de la moitié des espèces présentent une diminution de leurs effectifs, et 1 sur 8 fait face à un risque d’extinction, selon BirdLife International.

En Amérique du Nord, à elle seule, près de 3 milliards d’oiseaux ont disparu depuis 1970, d’après des travaux publiés par le Cornell Lab of Ornithology.

Les programmes de reproduction en captivité sont souvent en difficulté : certaines espèces se reproduisent mal hors de leur milieu, ou ne disposent pas d’une espèce de substitution adaptée aux méthodes de reproduction avancées.

L’œuf artificiel pourrait offrir une voie supplémentaire. Il pourrait notamment permettre de sauver des embryons fragiles qui, autrement, n’aboutiraient pas.

Les embryons biobanqués retrouvent un espoir

Le matériel génétique congelé et conservé dans des biobanques pourrait aussi gagner en utilité si le développement embryonnaire ne dépend plus d’un hôte naturel.

“La capacité d’incuber des embryons aviaires en dehors d’une coquille biologique – à n’importe quelle taille et dans des incubateurs commerciaux standards – est une possibilité dont les programmes de conservation ne disposent tout simplement pas aujourd’hui,” a déclaré Matt James, Chief Animal Officer et responsable de The Colossal Foundation.

La médecine et la biotech pourraient en profiter

Cette technologie pourrait également avoir un impact en médecine et en biotechnologie. Des poules génétiquement modifiées sont déjà utilisées pour produire, dans le blanc d’œuf, des protéines thérapeutiques comme des anticorps monoclonaux et des cytokines.

Mais l’introduction de modifications génétiques chez les embryons d’oiseaux reste exigeante en main-d’œuvre et difficile à suivre.

Une coquille artificielle transparente modifie ce workflow : les chercheurs peuvent accéder en continu au développement de l’embryon, observer plus finement et conduire des expériences de manière plus contrôlée.

“Nous avons créé un nouveau système de culture sans coquille, entièrement évolutif et biologiquement fidèle,” a déclaré le professeur Andrew Pask, Chief Biology Officer chez Colossal.

“Le génome est le plan, mais sans un endroit où construire, il ne signifie rien.”

L’incubation artificielle entre dans une nouvelle ère

L’œuf artificiel n’est pas présenté comme une démonstration isolée. Il s’inscrit dans un mouvement plus large vers des systèmes de gestation conçus par ingénierie.

Colossal développe aussi des technologies liées à des utérus artificiels et à des dispositifs d’implantation chez les mammifères.

La logique d’ensemble est explicite : des génomes récupérés et de l’ADN édité ne servent à rien si les scientifiques ne peuvent pas, au bout du compte, faire grandir des animaux vivants à partir de ces informations.

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