Un œil implanté sur la queue du têtard lui permet de voir. © Allen Discovery Center at Tufts University

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Des têtards recouvrent la vue grâce à des yeux greffés sur leur queue

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Des têtards ont appris à voir avec de nouveaux yeux greffés sur leur queue. Ces organes étaient connectés à la moelle épinière ; un médicament contre la migraine, le zolmitriptan, a favorisé de nouvelles connexions nerveuses.

  • Un œil a été prélevé sur un têtard et implanté sur la queue d'un autre têtard, aveugle.
  • L'utilisation d'un médicament contre la migraine a amélioré les connexions avec le système nerveux.
  • Le têtard voit désormais avec son œil sur la queue, connecté à la moelle épinière.

La médecine régénérative fait des prouesses de plus en plus étonnantes. Ce vaste champ de recherche se donne pour objectif de réparer des tissus ou des organes endommagés grâce à de nouveaux organes produits en laboratoire. Des équipes ont déjà recréé des organes in vitro pour les réimplanter chez des humains. Ainsi, il est possible de greffer une trachée artificielle à un patient.

Certains chercheurs travaillent sur des organes plus complexes comme des yeux ou des cœurs. Toutefois, pour que ceux-ci fonctionnent dans l'organisme, ils doivent être connectés au système nerveux central. Ainsi, serait-il possible de voir avec un nouvel œil greffé sur le corps ? Pour le savoir, les chercheurs ont travaillé sur un modèle animal : le xénope lisse, Xenopus laevis, une espèce de grenouilles. Des expériences précédentes ont déjà montré qu'il était possible de faire voir des têtards avec un œil greffé sur la queue (voir article ci-dessous). Ici, les chercheurs ont voulu améliorer l'efficacité de la technique grâce à un médicament déjà utilisé en médecine humaine.

Bien qu'apparemment éloigné de l'Homme, le têtard est un modèle d'étude intéressant pour comprendre le développement des vertébrés. © alho007, Fotolia

Un médicament qui encouragerait la croissance des neurones 

Les chercheurs ont retiré l'œil gauche à des têtards et l'ont rattaché sur le côté gauche de la queue d'autres têtards aveugles du même âge. Chez certains, un médicament contre la migraine a été appliqué juste après l'opération. Ce médicament, le zolmitriptan, active des récepteurs de la sérotonine et agit sur l'activité électrique des cellules, ce qui encouragerait la croissance des neurones.

Chez les têtards qui n'ont pas eu de zolmitriptan, seulement 5 % des greffes ont pu faire pousser de nouveaux neurones. En revanche, avec le médicament, 40 % des yeux ont bénéficié de la croissance de neurones, qui ont connecté les organes au système nerveux central.

Le xénope lisse, Xenopus laevis. © brian.gratwicke, Flickr, CC by 2.0

Une meilleure innervation grâce à la voie de la sérotonine

Les têtards pouvaient voir avec leur nouvel œil : ils apprenaient la différence entre des zones rouges ou bleues et pouvaient éviter des triangles colorés. De plus, le médicament qui avait amélioré l'innervation favorisait l'intégration du nouvel organe dans le système sensoriel : les têtards traités au zolmitriptan montraient de meilleures performances que les autres.

L'œil n'avait pas besoin d'être connecté directement au cerveau pour fonctionner, mais seulement à la moelle épinière. Ceci montre la grande plasticité du système sensoriel. Le cerveau semble suffisamment plastique pour s'adapter à des organes sensoriels quelle que soit leur localisation ; il peut même travailler avec des informations arrivant par la moelle épinière.

Par conséquent, chez l'Homme, des implants médicaux n'ont peut-être pas forcément besoin d'être directement connectés au cerveau ; ils pourraient fonctionner en étant reliés au système nerveux dans un endroit plus facile d'accès du point de vue chirurgical. Alors, pourquoi pas un œil dans le dos ? Michael Levin, de l'université Tufts (États-Unis), s'exprime dans le New Scientist« Si un humain avait un œil implanté sur le dos relié à sa moelle épinière, l'humain pourrait-il voir avec cet œil ? Je suppose que oui. »

Ces expériences sont décrites dans Regenerative Medicine.

Pour en savoir plus

Ils font pousser des yeux sur la queue des têtards !

Article de Quentin Mauguit, paru le 10 mars 2013

Pour tester la plasticité du cerveau, des chercheurs ont eu une surprenante idée : faire pousser des yeux sur la queue de têtards. Non seulement ils ont grandi normalement, mais certains d'entre eux se sont en plus révélés fonctionnels. Par conséquent, ces têtards peuvent voir avec leur queue !

Le système nerveux peut faire preuve de plasticité, mais jusqu'à quel point ? Cette question n'est pas anodine car sa réponse pourrait conditionner de nombreuses avancées médicales, par exemple pour redonner la vue à des aveugles ou l'ouïe à des sourds. Des chercheurs américains ont dernièrement eu une idée farfelue pour tester les limites de cette plasticité : faire pousser un organe sensoriel à un endroit où il n'a rien à faire, puis voir s'il fonctionne et si les signaux émis sont interprétés par le cerveau

L'expérience n'a bien évidemment pas été menée sur l'Homme, mais bien sur des Xenopus laevis, autrement dit des xénopes du Cap. Des primordia optiques, c'est-à-dire des cellules qui donneront naissance aux yeux durant le développement embryonnaire, ont ainsi été prélevés sur des têtards puis greffés sur d'autres. Un détail est important : les primordia ont été transplantés sur la queue des receveurs ! 

Ces cellules se sont développées tout à fait normalement durant la croissance des receveurs, donnant ainsi naissance à des yeux ectopiques, puisque situés ailleurs que dans leur orbite. Plus surprenant, ces organes se sont montrés fonctionnels chez un certain nombre de têtards ! L'expérience a été rapportée dans le Journal of Experimental Biology (JEB) par Douglas Blackiston et Michael Levin de l'université Tufts (États-Unis). Mais comment sait-on que ces yeux fonctionnent ?

Ce têtard de Xenopus laevis a une petite particularité... Il possède un troisième œil fonctionnel à la base de sa queue (voir le coin inférieur gauche). © Douglas Blackiston

Des projections nerveuses vers l’estomac

Les receveurs ont appris à fuir lorsqu'une lumière rouge était émise dans le milieu lorsqu'ils étaient voyants. Pourquoi ? Elle signalait l'émission prochaine d'un courant électrique peu agréable. Leurs deux yeux ont alors été retirés par ablation chirurgicale afin de ne laisser en place que l'œil ectopique. Cela n'a pas empêché 20 % des têtards ainsi traités de continuer à fuir après l'émission de la lumière rouge.

Le cerveau peut donc interpréter des signaux sensoriels provenant de régions inhabituelles du corps, mais comment ? Des cellules nerveuses partant des yeux ectopiques de quelques têtards ont été colorées à l'aide de marqueurs spécifiques puis observées au moyen d'un microscope. Des projections nerveuses ont alors été mises en évidence entre d'une part, les appendices oculaires et d'autre part, l'estomac et le tronc des receveurs. Il y a donc eu une réorganisation des nerfs sensitifs.

Cette découverte démontre à quel point la plasticité du système nerveux est importante, puisqu'il s'est adapté au nouveau « plan de construction » des xénopes. Cette recherche pourrait donc fournir de nouvelles pistes pour lutter contre des maladies ou réparer des traumatismes ayant causé la perte de certains sens. 

Kezako : peut-on vraiment faire confiance à nos yeux ?  L’œil humain peut différencier près de huit millions de nuances de couleurs. Pourtant, cet organe si avancé ne donne que peu d’informations à notre cortex pour créer une image. Alors que se passe-t-il exactement lorsque nous voyons ? Unisciel et l’université de Lille 1 nous expliquent, avec le programme Kézako, le fonctionnement de ce surprenant organe.