De la cicatrisation à la régénération
Des scientifiques démontrent comment les blessures sont converties en signaux de régénération au niveau moléculaire
Le phénomène de régénération a été découvert il y a plus de 200 ans chez le polype d'eau douce Hydra. Cependant, jusqu'à présent, la manière dont la régénération ordonnée des tissus ou des organes perdus est activée après une blessure était peu claire. Dans ses recherches sur Hydra, une équipe de recherche interdisciplinaire de l'université de Heidelberg a pu montrer comment les signaux de cicatrisation libérés lors d'une blessure sont convertis en signaux spécifiques de formation de motifs et de différenciation cellulaire. Les composants essentiels sont les protéines kinases activées par des agents mitogènes (MAPK) et la voie de signalisation Wnt - des mécanismes moléculaires qui sont restés relativement inchangés au cours de l'évolution.
L'image montre une hydre régénérée dont la tête et le pied ont été préalablement retirés. La régénération par Wnt recombinant a conduit à la formation d'une seconde tête avec des tentacules à la place du pied régénéré.
Anja Tursch und Thomas W. Holstein (Universität Heidelberg)
La capacité à se régénérer varie considérablement chez les animaux. La plupart des mammifères et des vertébrés n'ont qu'une capacité de régénération limitée, tandis que les animaux basaux et simples apparus au début de l'évolution, comme les cnidaires et les planaires, peuvent régénérer tout leur corps. Dans tous les cas, le processus de régénération commence par la cicatrisation des plaies. Les cellules du site de la blessure prolifèrent et forment une masse indifférenciée - un blastème - à partir de laquelle les structures manquantes sont remodelées. Cela active des processus génétiques qui contrôlent également le développement embryonnaire. Pour déterminer les mécanismes moléculaires impliqués, l'équipe de recherche dirigée par le professeur Thomas W. Holstein a étudié le polype d'eau douce Hydra afin de comprendre les caractéristiques fondamentales de cette activation de la régénération.
Le cœur de leurs investigations est la thèse de doctorat d'Anja Tursch. Elle a répété l'expérience clé du naturaliste genevois Abraham Trembley (1710 à 1784) qui l'a conduit à découvrir le phénomène de régénération. Le polype d'Hydra est coupé en deux, ce qui incite la moitié supérieure à régénérer une nouvelle "tête" et la moitié inférieure un nouveau "pied" - des parties du corps totalement différentes peuvent donc se développer à partir du même tissu au niveau de la surface coupée au milieu. S'appuyant sur leurs travaux antérieurs sur la régénération de l'Hydre, les chercheurs du Centre d'études des organismes (COS) de l'université de Heidelberg ont maintenant montré comment cela est possible.
Quel que soit l'endroit où il se produit, tout dommage déclenche des signaux non spécifiques pour une réponse aux blessures, c'est-à-dire la cicatrisation, par le biais d'ions calcium et de la production d'espèces réactives de l'oxygène. Ces signaux sont transmis au niveau intracellulaire par trois protéines kinases activées par des agents mitogènes - p38, JNK et ERK. L'activation de ces trois molécules est nécessaire à la régénération de la tête et du pied. Les voies de signalisation Wnt, importantes au cours du développement embryonnaire pour la formation des organes rudimentaires et de l'axe du corps, sont ensuite activées. Les signaux génériques de la cicatrisation des plaies sont ainsi transformés en signaux spécifiques de la position, du modelage et de la différenciation cellulaire pour la régénération.
"Nos expériences montrent que la voie de signalisation Wnt est une composante principale de la réponse initialement générale à la blessure et, en fonction de la force du signal, oriente le tissu vers le développement de la tête ou du pied", explique le professeur Holstein. C'est pourquoi, en cas d'inhibition de la MAPK, la régénération, par ailleurs absente, peut être induite par des protéines Wnt recombinantes générées artificiellement. "Il était également surprenant de constater que dans les parties du corps moyen dont la tête et le pied ont été retirés, la tête peut être induite aux deux extrémités de cette manière", ajoute le Dr Suat Özbek, membre du groupe de recherche "Évolution moléculaire et génomique" du professeur Holstein au COS.
On savait déjà que la Wnt/β-caténine, un élément de la voie de signalisation Wnt, codait des informations positionnelles pour la formation de la nouvelle structure de la tête. En collaboration avec des mathématiciens dirigés par le professeur Anna Marciniak-Czochra, l'équipe de recherche du professeur Holstein et du professeur Özbek a mis au point un modèle qui montre comment les informations positionnelles de base dans le tissu transforment la réponse aux blessures initialement indifférenciée en un processus de modelage différentiel via la voie de signalisation Wnt. "Les MAPK et les Wnt étant hautement conservés au cours de l'évolution, ce mécanisme est probablement profondément ancré dans notre génome, ce qui est important pour les processus de régénération chez les vertébrés et les mammifères également", souligne Thomas Holstein.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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