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Une recette génétique pour régénérer la queue du lézard

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Lorsqu'un lézard perd sa queue, des gènes et des cellules s'activent pour la reconstruire. En étudiant ce processus, des chercheurs espèrent mettre au point des applications médicales pour régénérer du cartilage ou des muscles.

Le lézard Anolis carolinensis ici en photo a servi de modèle pour cette étude. © 2014 Hutchins et al, PLOS One, cc by 4.0

Certains vertébrés, comme les salamandres, peuvent régénérer un membre. Mais du point de vue de l'évolution, les lézards, qui sont des reptiles, sont plus proches de l'homme que la salamandre qui appartient à la famille des batraciens. Ici, des chercheurs de l'université de l'Arizona ont étudié le lézard vert Anolis carolinensis, un organisme modèle émergent en biologie. Lorsqu'il est attrapé par un prédateur, le lézard peut perdre sa queue et la reconstruire. « La régénération n'est pas un processus instantané » explique Elizabeth Hutchins qui a participé à ces travaux, « en fait, cela prend plus de 60 jours au lézard pour régénérer une queue fonctionnelle ».

Dans un article paru dans la revue Plos One, les chercheurs expliquent qu'ils ont analysé le transcriptome associé à la régénération de la queue du lézard. Celui-ci comprend l'ensemble des ARNm exprimés et donne des informations sur les gènes actifs lors d'un processus. Les scientifiques ont ainsi identifié 326 gènes exprimés qui activaient des mécanismes de réparation et de développement. Par exemple, il y avait des gènes impliqués dans la réponse à une blessure, le contrôle hormonal, le développement musculo-squelettique et les voies Wnt et MAPK/FGF. Ces mécanismes sont conservés chez les vertébrés et représentent des cibles potentielles pour des thérapies de médecine régénératrice.

L'analyse du transcriptome a aussi révélé que des gènes impliqués dans la genèse des hormones thyroïdiennes étaient exprimés. Ceci suggère un lien entre la régénération de la queue du lézard et les transformations musculo-squelettiques qui ont lieu lors de la métamorphose des amphibiens. Le lézard pourrait donc avoir conservé des voies génétiques associées avec le contrôle des hormones thyroïdiennes lors de la transformation des amphibiens.

La métamorphose chez le têtard est sous le contrôle des hormones thyroïdiennes. Des similitudes ont été observées avec la régénération de la queue du lézard. © LiquidGhoul, Wikimedia Commons, cc by sa 3.0

Les cellules satellites impliquées dans la régénération

Les chercheurs se sont aussi intéressés au mécanisme cellulaire de régénération de la queue du lézard et identifié des cellules importantes dans ce phénomène : les cellules satellites, qui existent aussi chez l'homme. Les cellules satellites se trouvent le long des cellules musculaires squelettiques adultes et peuvent régénérer des cellules musculaires lors de lésions. In vitro, ces cellules satellites peuvent aussi se différencier en cartilage si on ajoute des molécules BMPs (bone morphogenetic proteins). Chez la salamandre, des processus de dédifférenciation cellulaires semblent impliqués dans la régénération des membres.

Les gènes exprimés lors de la régénération de la queue du lézard pourraient permettre de développer des moyens pour stimuler la régénération de membres chez l'Homme, comme l'explique Kenro Kusumi, l'un des auteurs de l'article, « les lézards partagent en fait la même boîte à outils de gènes que les humains ».

Les chercheurs espèrent que leurs résultats pourront permettre de découvrir des thérapies, par exemple pour traiter des blessures de la moelle épinière, des maladies comme l'arthrite ou réparer des défauts de naissance : « En suivant la recette génétique de la régénération trouvée chez les lézards et donc en stimulant les mêmes gènes chez les cellules humaines, il pourrait être possible de reconstruire un nouveau cartilage, du muscle ou même de la moelle épinière dans l'avenir ».

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