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Un mystère de régénération des membres résolu
Les salamandres ont une capacité enviable à repousser les appendices amputés ou blessés ; ils recréent tous les os, les muscles, la peau, les vaisseaux sanguins et les nerfs de la nouvelle partie du corps si habilement qu'il est difficile de dire qu'il a déjà disparu. En raison de cette capacité, les salamandres ont été des sujets populaires pour les scientifiques qui étudient la régénération et essaient d'apprendre comment les cellules humaines pourraient être amenées à effectuer le même exploit.
De retour : Les cellules de Schwann sont montrées ici dans un membre de salamandre. Lorsque le membre a repoussé après avoir été amputé, seules ces cellules s'enroulaient autour des fibres nerveuses; d'autres types de cellules ne se sont pas transformés en cellules de Schwann.
Chez les salamandres, les nouveaux tissus proviennent d'une masse de cellules ressemblant à une tumeur qui se forme sur le site de la blessure, appelée blastème. Jusqu'à présent, la plupart des scientifiques pensaient que le blastème contenait une population de cellules souches devenues pluripotentes, capables de donner naissance à tous les tissus nécessaires. Mais un nouvel article dans le journal La nature apporte la preuve que ce n'est pas le cas. Au lieu de cela, les cellules souches impliquées dans la régénération ne créent que des cellules du tissu dont elles proviennent. La découverte suggère que la régénération n'exige pas que les cellules se reprogramment aussi radicalement que les scientifiques l'avaient supposé.
Elly Tanaka , scientifique principal de l'étude au Center for Regenerative Therapies, à Dresde, en Allemagne, dit que beaucoup de gens avaient l'impression que ces cellules de blastème étaient toutes les mêmes. Le laboratoire de Tanaka avait même montré auparavant qu'une seule fibre musculaire pouvait donner naissance à plusieurs types de cellules dans un membre régénéré. Mais des études antérieures, dit-elle, reposaient sur des méthodes imparfaites de suivi des cellules, telles que l'utilisation de colorants fluorescents qui auraient pu se répandre dans d'autres cellules.
Dans la dernière étude, l'équipe de Tanaka a utilisé une nouvelle méthode pour suivre le devenir des cellules de différents tissus dans un type de salamandre appelé axolotl. Les chercheurs ont d'abord créé des axolotls transgéniques qui portaient la protéine fluorescente verte (GFP) dans tout leur corps. Lorsque les animaux étaient encore des embryons, les chercheurs ont prélevé un morceau de tissu de la région des membres des animaux transgéniques et ont transplanté le tissu au même endroit dans des axolotls non transgéniques. Les greffes ont été incorporées dans le corps en croissance en tant que cellules normales, et lorsque le membre des receveurs de greffe a ensuite été sectionné, les chercheurs ont pu suivre le sort des cellules fluorescentes au fur et à mesure de la repousse du membre.
Les chercheurs ont utilisé cette méthode pour suivre le devenir des cellules de la peau interne et externe, des muscles et du cartilage, ainsi que des cellules de Schwann, qui isolent les fibres nerveuses. Ils ont découvert que, contrairement aux preuves précédentes, les cellules musculaires du site d'amputation ne deviennent des cellules musculaires que dans le nouveau membre. D'autres types de cellules sont également restés fidèles à leurs identités précédentes ; la seule exception, dit Tanaka, est que les cellules des couches internes de la peau et du cartilage semblent être capables de se transformer les unes dans les autres. Mais pour la plupart, dit-elle, le blastème n'est pas une masse homogène de cellules mais un mélange de cellules souches ou progénitrices de différents tissus qui restent séparés pendant tout le processus.
Spécifique à la cellule : Cette image montre une section de branche de salamandre régénérée. Des cellules de Schwann marquées par fluorescence (vert) sont enroulées autour des nerfs (rouge). Il n'y a pas de fluorescence dans les autres cellules (bleu), ce qui montre que les cellules de Schwann ne se transforment pas en d'autres types cellulaires pendant la régénération.
Les chercheurs ont également découvert que certaines cellules se souviennent non seulement de leur identité, mais aussi de leur position dans le corps. Les cellules du cartilage, par exemple, se souviennent si elles sont censées former un bras, un avant-bras ou une main, tandis que les cellules de Schwann migrent simplement partout où elles sont nécessaires.
Tanaka dit que la découverte provoquera un changement majeur dans la réflexion sur les exigences de la régénération. En expliquant pourquoi les salamandres peuvent repousser les membres et les humains ne peuvent pas, dit-elle, l'hypothèse était que c'est parce que les salamandres peuvent altérer puissamment l'identité des cellules. Mais en fait, leurs cellules ne perdent jamais vraiment leur identité ; au lieu de cela, ils semblent utiliser des cellules souches tissu-spécifiques capables de générer une certaine partie du nouveau membre. Tanaka souligne que les humains ont également des cellules souches spécifiques aux tissus qui remplacent différents types de tissus. Peut-être que les salamandres ne font pas quelque chose de beaucoup plus compliqué que ce que les cellules souches humaines feraient, dit-elle. Amener les cellules humaines à se régénérer pourrait ne pas nécessiter des étapes aussi drastiques que de rendre les cellules pluripotentes.
Alejandro Sánchez Alvarado , un scientifique qui étudie la régénération à la faculté de médecine de l'Université de l'Utah, affirme que cette méthode de tatouage génétique des cellules transplantées est une nouvelle technique pour le domaine de la régénération. Tanaka pense que des études antérieures peuvent avoir induit les chercheurs en erreur en utilisant des méthodes de suivi imparfaites telles que des colorants en cultivant des cellules avant de les transplanter et éventuellement de les modifier, ou en permettant à différents types de cellules de contaminer les échantillons.
Sánchez dit également que l'idée que les blastèmes contenaient plusieurs types cellulaires différents était une hypothèse minoritaire et que cette étude montre que cette hypothèse s'avère correcte. Il prévient que les scientifiques doivent maintenant déterminer si ce phénomène est le même chez les axolotls adultes et chez les tritons, qui sont un organisme modèle principal pour les études de régénération. Mais si le même mécanisme s'avérait sous-jacent à d'autres cas de régénération, cela changerait ce que les scientifiques pensent être nécessaire pour faire repousser des parties du corps, a déclaré Sánchez. Mais cela laisse une question majeure sans réponse : si les humains ont déjà des cellules souches tissu-spécifiques, quelle est exactement la différence entre nos cellules et celles des salamandres ?