La régénération chez les amphibiens

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Mise en évidence du rôle, dans la régénération des Amphibiens, d'une glycoprotéine sécrétée par la cape apicale: étude cytochimique et autoradiographique en microscopie électronique

par
Claude Chapron

J. Embryol. exp. Morph. Vol.32, 1, pp. 133-145, 1974

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http://dev.biologists.org/content/32/1/133.full.pdf

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Les macrophages : le secret de la régénération de la salamandre

Si la salamandre peut régénérer ses membres manquants ou ses organes détruits, c’est grâce à ses macrophages. Ces cellules immunitaires jouent un rôle indispensable dans le processus de régénération, dont les scientifiques espèrent s’inspirer pour l’appliquer en thérapeutique humaine.

Mieux que la queue du lézard, la salamandre. Cet amphibien, dont le nom regroupe plusieurs espèces, possède une capacité unique chez les vertébrés : celle de pouvoir régénérer intégralement ses membres amputés ou ses organes partiellement détruits. Une propriété exceptionnelle qui, évidemment, intéresse les scientifiques au plus haut point, pour essayer d’appliquer ce processus à des patients humains.

Beaucoup de chercheurs pensent d’ailleurs que cette capacité est intrinsèque à tous les vertébrés, mais qu’elle se trouve inactivée chez la quasi-totalité d’entre eux. C’est pourquoi ils continuent leurs efforts pour découvrir le bouton « On » que nous posséderions en nous.

Nous en sommes encore loin. Pour l’heure, les biologistes tentent encore de comprendre par quels mécanismes la salamandre réalise cet exploit. De nouvelles informations, émanant de l’institut australien de Médecine régénérative de l’université Monash de Melbourne, pourraient bien indiquer la direction à suivre. Dans l’édition du 20 mai des Pnas, James Godwin et ses confrères ont démontré le rôle crucial des macrophages dans le phénomène de régénération.

Les macrophages sont des cellules du système immunitaire impliquées dans plusieurs fonctions de défense de l'organisme, aussi bien chez les salamandres que chez les êtres humains. Mais chez ces amphibiens, elles contrôlent aussi le processus de régénération. © Obli, Wikipédia, cc by sa 2.0

La salamandre, modèle biologique de choix

Les macrophages sont des cellules immunitaires présentes aussi bien chez les amphibiens que chez les mammifères. Celles-ci interviennent après une blessure, atteignant massivement la région abîmée en deux ou trois jours. Sur place, elles phagocytent les éléments étrangers qui subsistent, et envoient des signaux inflammatoires suivis de signaux anti-inflammatoires pour favoriser la cicatrisation. Du moins, cela se produit ainsi chez les mammifères.

Cette recherche sur l’axolotl (Ambystoma mexicanum), une salamandre aquatique, révèle quelques différences. Chez cette espèce, les populations de macrophages atteignent leur nombre maximal entre quatre et six jours après l’amputation. Avant cela, les signaux inflammatoires et anti-inflammatoires sont détectés simultanément dès le lendemain de la blessure.

Pour déterminer l’implication exacte de ces cellules de l’immunité, les auteurs ont détruit tout ou partie des macrophages de leurs amphibiens, à l’aide d’une substance qui lyse (destruction de la membrane plasmique) ou abîme spécifiquement ces cellules. Ainsi, certains animaux se trouvaient complètement dépourvus de macrophages, et d’autres en avaient beaucoup moins que la normale. Les processus de régénération pouvaient alors être observés.

La régénération passe bien par les macrophages

Lorsque ces populations cellulaires ont complètement disparu, le membre amputé ne repousse pas, mais se contente seulement de cicatriser. En revanche, lorsqu’il reste quelques macrophages à l’axolotl, la patte finit par réapparaître. Cependant, la performance demande plus de temps qu’en situation naturelle.

Une fois les concentrations en macrophages rétablies, les animaux ont de nouveau été amputés, sans traitement particulier. Cette fois, tout s’est passé normalement, et les membres manquants ont pu être reconstruits à l’identique par l’amphibien. Ces résultats soulignent donc le rôle fondamental des macrophages dans les processus de régénération.

Mais quels sont-ils ? La question demeure. L’enquête sera poursuivie en ce sens. À terme, les auteurs espèrent pouvoir se servir de ces mécanismes pour aider à la régénération des moelles épinières abîmées, au traitement de lésions cérébrales et de maladies hépatiques ou cardiaques. Ils pourraient aussi être utiles pour favoriser la cicatrisation après des opérations chirurgicales lourdes. Une chose est sûre : une telle prouesse médicale ne pourra pas s’effectuer demain. Mais si elle avait lieu prochainement, le jury du Nobel trouverait-il pertinent de récompenser toutes les salamandres pour leur contribution majeure à la médecine humaine ?
Source: http://www.futura-sciences.com

Article en accès libre:

http://www.pnas.org/content/early/2013/05/17/1300290110.full.pdf+html

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Les pouvoirs de régénération de l'axolotl peuvent-ils servir à l'homme ?

Des chercheurs américains ont étudié la capacité d'une espèce proche de la salamandre, l'axolotl, à reconstituer ses ovaires. Une piste en médecine régénératrice pour lutter contre l'infertilité chez l'homme.

Crabes, poulpes, salamandres, lézards...
De nombreuses espèces ont la capacité de faire repousser un membre voire un organe lorsqu’il est sévèrement blessé ou amputé. Une aptitude biologique assez fascinante qui est particulièrement affutée chez l'axolotl, forme larvaire d'une espèce d'amphibien proche de la salamandre. Il faut bien le dire, l'axolotl est surtout connu dans sa forme albinos très utilisée dans les laboratoires et qui rend la bestiole particulièrement "kawaï". Des chercheurs de la Northeastern University explorent cette faculté de régénération chez l'axolotl pour trouver le moyen d'en tirer partie dans le cadre d'une médecine régénératrice chez l'homme. Autant le dire tout de suite, peu de chance que la science parvienne à faire repousser des bras de votre vivant. Toutefois, dans une étude publiée par la revue Stem Cells, une équipe dirigée par James R. Monaghan s'est concentrée sur la capacité de l'axolotl à régénérer ses ovaires et à produire des ovules tout au long de sa vie. Une piste selon eux pour trouver des traitements contre l'infertilité.

Des gènes en commun avec l'homme

"Quand nous supprimons une grande partie de l’ovaire, cela active de nombreuses cellules souches endogènes pour réparer cet ovaire, explique James Monaghan. Ces salamandres peuvent se régénérer après une blessure et produire de grandes quantités d'ovules grâce à un système de reproduction femelle très prolifique. C'est assez incroyable." Or, "nous avons trouvé que la plupart des gènes qui sont impliqués dans les cellules souches du système ovarien chez les humains sont également présents dans les cellules souches ovariennes de ces salamandres". Suffisant pour envisager un "transfert de compétences" afin de traiter l'infertilité chez les femmes ? Rien n'est moins sûr. Mais l'idée des chercheurs est d'identifier les signaux biologiques qui déclenchent l'activation de ces cellules souches et donc la régénération chez l'axolotl pour tenter de les reproduire chez des animaux modèles comme la souris.

Un obstacle évolutionniste de taille

Toutefois, la différence fondamentale qui existe d'un point de vue évolutif entre le phénomène de cicatrisation - dont nous disposons fort heureusement - et celui de régénération invite à la prudence quant à un éventuel transfert de ces incroyables capacités à l'homme. Dans Le secret de la salamandre (2005), le généticien Axel Kahn s'attarde sur ces capacités régénératrices et suggère que le processus d'évolution aurait rejeté la régénération chez les espèces complexes, en particulier les mammifères terrestres, au profit de la cicatrisation. Ce qui pose une défi crucial aux recherches en médecine régénérative : peut-on conjuguer sur un même individu la cicatrisation et la régénération ? Autrement dit, si on parvenait à stimuler la régénération des ovaires chez la femme, cela ne risque-t-il pas d'inhiber les capacités de cicatrisation de ces mêmes ovaires ? Dans cet ouvrage, Axel Kahn cite une hypothèse avancée par le Pr Stéphane Roy de l'université de Montréal pouvant expliciter la problématique : "Si l'on coupe la patte d'un axolotl, il va pouvoir continuer de nager et de se nourrir normalement pendant toute la période de régénération qui peut prendre plus d'un mois. Mais, chez les animaux terrestres, il n'est pas avantageux de rester avec une plaie ouverte ; la cicatrisation, plus rapide que la régénération, permet d'assurer la survie." Rappelons par ailleurs, que déclencher une régénération chez une espèce non adaptée présente notamment le risque d'avoir une prolifération cellulaire incontrôlée aboutissant au développement d'une tumeur.
Source: http://www.sciencesetavenir.fr