Comment les cellules des anémones de mer se regroupent pour former à nouveau un organisme
De nouvelles perspectives sur l'auto-organisation et la régénération des tissus
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Des chercheurs de l'université de Vienne ont découvert un mécanisme central qui permet aux anémones de mer de se reconstituer en un organisme complet à partir d'amas cellulaires désorganisés. L'étude, publiée dans *Nature Communications*, montre que la voie de signalisation dite « Notch » contrôle l'organisation des tissus et la formation de l'axe corporel. Ces résultats apportent un nouvel éclairage sur les règles fondamentales de l'auto-organisation biologique et pourraient contribuer à mieux comprendre comment les tissus se forment, s'organisent et se régénèrent après des perturbations.
Image symbolique
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Aggregat cellulaire auto-organisé à un stade précoce (A) et après la mise en place de l'axe oral et des feuilletes embryonnaires.
Copyright: Sanjay Narayanaswamy, Ulrich Technau
Le développement des animaux suit des programmes génétiques qui régissent la formation des cellules, des tissus et des structures corporelles. Parallèlement, ces processus font preuve d’une robustesse étonnante : de nombreux organismes sont capables de rétablir l’organisation ordonnée de leur corps, même après des perturbations importantes. La manière dont cette capacité d’auto-organisation est régulée au niveau moléculaire n’est pour l’instant que partiellement comprise.
L’équipe de recherche dirigée par Ulrich Technau, de la Faculté des sciences de la vie de l’Université de Vienne, a étudié comment les agrégats cellulaires de l’anémone de mer Nematostella vectensis forment à nouveau un organisme complet après leur séparation. Malgré leur anatomie simple, les anémones de mer possèdent des gènes et des mécanismes de développement que l’on retrouve également chez d’autres animaux. Parmi ces mécanismes conservés au cours de l’évolution figure la voie de signalisation Notch-Delta, un système de communication entre cellules voisines qui était au cœur de l’étude.
Une seule voie de signalisation coordonne la formation des tissus et de l’axe corporel
Lorsque les cellules d’une anémone de mer sont séparées les unes des autres puis réassemblées, un organisme entièrement constitué se forme à nouveau en l’espace de quelques jours. L’axe corporel et les couches tissulaires sont alors reconstitués dans leur disposition spatiale correcte – de manière reproductible et sans ajout de facteurs de croissance supplémentaires. Le premier auteur, Sanjay Narayanaswamy, a pu démontrer que la voie de signalisation Notch joue un rôle décisif dans ce processus. Elle garantit que les cellules s’organisent correctement et que les différents types de tissus se délimitent les uns par rapport aux autres. Si cette voie de signalisation est bloquée expérimentalement, cette organisation ne peut plus avoir lieu. Parallèlement, Notch contrôle également la formation de l’axe corporel.
Interaction entre les programmes de développement centraux
D’autres expériences ont montré que la voie de signalisation Notch collabore étroitement avec la voie de signalisation Wnt, qui joue également un rôle central dans la formation de l’axe et le développement du corps. L’interaction de ces réseaux permet aux systèmes biologiques de reformer des structures ordonnées, même après des perturbations importantes.
Une pertinence qui dépasse le cadre de l’anémone de mer
La capacité des cellules à s’auto-organiser est fondamentale pour la formation et la régénération des tissus. Étant donné que les voies de signalisation Notch et Wnt sont également présentes chez de nombreux autres animaux et chez l’être humain, ces découvertes dépassent le cadre de la biologie de l’anémone de mer. « Notre objectif est de comprendre pourquoi les cnidaires parviennent, grâce à ces mécanismes moléculaires, à former de manière si efficace des organismes complets par auto-organisation », explique Ulrich Technau. « Nous espérons pouvoir en déduire des principes généraux d’organisation et de régénération tissulaires. »
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