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Régénération chez la salamandre : un secret biochimique a été découvert

Les chercheurs s'acharnent à percer les secrets de la régénération des membres chez la salamandre, dont les capacités en la matière sont exceptionnelles pour un vertébré. Dernier rebondissement en date : un mécanisme biochimique qui permet aux cellules des muscles de reprendre leurs divisions.

Contrairement à la plupart des vertébrés, la salamandre peut régénérer des structures anatomiques complexes, comme un membre ou d'autres parties de son corps. Comment fait-elle ? Les humains aimeraient bien savoir... © Traumrune, Wikimedia Commons, cc by sa 3.0 Contrairement à la plupart des vertébrés, la salamandre peut régénérer des structures anatomiques complexes, comme un membre ou d'autres parties de son corps. Comment fait-elle ? Les humains aimeraient bien savoir... © Traumrune, Wikimedia Commons, cc by sa 3.0

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Régénérer un membre, ce n’est pas possible chez les mammifères, comme chez la plupart des vertébrés. Mais chez la salamandre oui ! Cet amphibien le fait même très bien, capable qu'il est de fabriquer aussi la queue, un œil ou le museau. Depuis très longtemps, les scientifiques tentent de comprendre ce secret de la salamandre, ou celui du poisson-zèbre, parce que la réponse est scientifiquement intéressante mais aussi, bien sûr, parce que l'on peut espérer en tirer parti pour imaginer un jour des traitements médicaux pour des membres lésés. Il y a à peine plus d'un an, une équipe australienne montrait le rôle des macrophages, des cellules du système immunitaire.

Mais la salamandre a visiblement plus d'un tour dans son sac et un pas de plus vient d'être franchi dans cette quête de son secret : dans Stem Cell Reports, des chercheurs de l’University College London décrivent un mécanisme biochimique particulier, qui concerne les muscles et met en jeu une voie de signalisation appelée ERK.

Chez les vertébrés, les cellules musculaires se forment par fusion de cellules en myotubes qui comptent plusieurs noyaux. La cellule différenciée est alors bloquée dans son cycle et ne peut plus se diviser. Pourtant, les myotubes de la salamandre peuvent, eux, redémarrer un cycle cellulaire… Comment est-ce possible ?

La voie ERK (Extracellular signal-Regulated Kinase) représente une famille de protéines kinases dites MAPK (Mitogen-Activated Protein Kinases), qui joue un rôle important dans la progression du cycle cellulaire. Grâce à cette voie ERK, des protéines de la surface de la cellule peuvent transmettre un signal au noyau. Or, chez les mammifères, l’activation de la voie ERK stimule la prolifération cellulaire, d’où l’idée qu’elle puisse intervenir dans la régénération de la salamandre.

Les cellules des muscles squelettiques sont allongées et comptent plusieurs noyaux (en noir).
Les cellules des muscles squelettiques sont allongées et comptent plusieurs noyaux (en noir). Ces cellules sont bloquées dans leur cycle cellulaire. © OpenStax College, Wikimedia Commons, cc by 3.0

La voie ERK, clé de la régénération, existe aussi chez les mammifères

Les chercheurs ont étudié des cellules de myotubes A1 de salamandre Notophtalmus viridescens. En culture, ces cellules peuvent redémarrer un cycle cellulaire par une activation avec du sérum. En utilisant des inhibiteurs de la voie ERK, les chercheurs ont montré que la voie ERK agissait en réduisant l’activité de p53, une protéine anti-oncogène, qui bloque le cycle cellulaire. De plus, la stimulation des cellules par le sérum conduit à une réduction de moitié des niveaux de Sox6, une protéine impliquée dans la formation des muscles. Or, l’inhibition d’ERK annulait cet effet sur Sox6 : la voie ERK doit donc favoriser la réduction de Sox6.

La voie ERK interviendrait aussi par des mécanismes épigénétiques, en influençant la méthylation des histones, des protéines associées à l’ADN. La méthylation des histones joue aussi un rôle dans le cycle cellulaire. Par conséquent, une activation de la voie ERK permet à la cellule d’entrer à nouveau dans le cycle cellulaire en limitant l’activité de p53, en induisant des modifications épigénétiques et en inhibant des gènes spécifiques du muscle. On obtient finalement une dédifférenciation partielle de la cellule musculaire.

Enfin, en travaillant sur des myotubes de souris, les chercheurs ont montré qu’ils pouvaient activer de manière transitoire la voie ERK, mais pas à long terme comme chez la salamandre. Voilà qui expliquerait pourquoi les mammifères ne peuvent pas reconstruire des membres. En induisant de manière soutenue cette voie ERK chez un mammifère, pourrait-on favoriser la régénération des tissus ?


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