Régénérer les parties du corps perdues est impossible pour les humains, mais déchiffrer le code cellulaire des salamandres pourrait aider à traiter les blessures graves.

Les salamandres sont des créatures remarquables. Si l'un de ces amphibiens perd un doigt, il repousse. De plus, si vous coupez un morceau de cœur ou de moelle épinière, il se régénérera. Peut-être le plus impressionnant, ils peuvent même faire repousser une jambe mordue par un prédateur affamé.

L'une des espèces de salamandres les plus célèbres est l'axolotl (Ambystoma mexicanum), que l'on trouve dans les lacs près de Mexico.

L'axolotl est un véritable Peter Pan des salamandres. Même l'adulte reproducteur de 30 centimètres de long conserve les caractéristiques de sa phase juvénile tout au long de son cycle de vie.

Les branchies proéminentes dépassant de l'arrière de sa tête sont conservées de la phase larvaire de l'axolotl. Le fait qu'il ne quitte jamais l'eau tout au long de sa vie est inhabituel pour un amphibien.

Dieu du feu

Les axolotls ont été nommés d'après le dieu aztèque du feu Xolotl qui, selon la légende, s'est déguisé en salamandre pour éviter d'être sacrifié. Aujourd'hui, les scientifiques étudient les axolotls dans leurs laboratoires en raison de leur incroyable capacité à faire repousser un ou même deux membres.

"Je suis toujours fasciné par la façon dont les membres se régénèrent", a déclaré le professeur Elly Tanaka de l'Institut de recherche en pathologie moléculaire de Vienne, en Autriche, qui étudie les salamandres depuis près de deux décennies.

Son laboratoire se concentre sur les espèces distinctives d'axolotl, mais "toutes les salamandres que les gens ont étudiées semblent régénérer les membres", dit-elle.

Dans le cadre du projet RegGeneMems, le professeur Tanaka tente de percer le mystère derrière la façon dont les molécules commandent aux cellules à l'intérieur de l'axolotl blessé de se développer et de se déplacer, restaurant ainsi un membre entier dans la bonne proportion et la bonne taille.

Cette régénération est possible jusqu'à l'épaule et se passe comme si l'animal faisait d'abord pousser un membre.

Bien qu'il reste du domaine de la science-fiction pour une personne de faire repousser un bras ou une jambe, les chercheurs pensent que les salamandres peuvent offrir un aperçu de la façon dont les blessures des patients pourraient être mieux traitées.

"Quand ils perdent un membre, voire deux membres, ils sont encore assez mobiles car ils peuvent nager en utilisant leur queue", a déclaré le professeur Tanaka.

Kit cellulaire

"La leçon des salamandres est que vous utilisez à peu près la même machinerie moléculaire que vous utilisez lors du développement du membre", a déclaré le professeur Tanaka. Avec les leçons de l'axolotl, nous avons donc pu booster notre propre kit de réparation des blessures.

Une fois qu'un membre d'axolotl est perdu, un caillot de sang se forme au site de la plaie. Les cellules de la peau se déplacent pour recouvrir la plaie en une journée. Ensuite, les tissus en dessous commencent à se réorganiser, formant d'abord une masse de cellules mélangées - un blastème - qui semble manquer d'organisation.

Un blastème est un amas de cellules indifférenciées qui a la capacité de se transformer en organe ou en appendice. Il est particulièrement important dans la régénération des membres sectionnés.

Dans les plaies humaines, le tissu cicatriciel est formé de cellules ressemblant à de la colle appelées fibroblastes. Chez les salamandres, quelque chose d'étonnant se produit car, en quelques semaines, ces cellules reculent dans le temps pour devenir moins spécialisées.

Ils retrouvent suffisamment de souplesse pour devenir os, ligament, tendon ou cartilage. Ensuite, ils se tirent mutuellement des signaux qui dirigent la reconstruction de la partie manquante du corps à partir de la souche, en développant une réplique exacte.

Le professeur Tanaka a récemment découvert comment certains signaux cruciaux aident à l'arrangement des cellules et des tissus à partir de ce qui ressemble à un fouillis confus.

Elle a découvert que les cellules du tissu en régénération provenant du côté du pouce du membre commencent à produire des signaux différents de ceux des cellules du côté de l'auriculaire.

Hérisson sonique

"Le côté pouce produit du FGF-8 (facteur de croissance des fibroblastes), ce qui indique aux cellules du côté rose dont elles ont besoin pour produire Sonic Hedgehog", a déclaré le professeur Tanaka.

Nommée en l'honneur du célèbre personnage de jeu vidéo Sonic the Hedgehog, la molécule de signalisation Sonic Hedgehog (SHH) est cruciale pour le développement embryonnaire chez les animaux et les humains.

Une autre molécule signal, également présente chez l'homme, est le FGF-8, qui joue également un rôle dans la réparation et le développement des tissus.

Ensemble, le FGF-8 et le SHH alimentent les conditions de croissance à l'intérieur du membre endommagé et aident à diriger le fouillis de cellules dans le blastème.

"Vous avez besoin de cellules du côté de l'auriculaire et du pouce du membre pour entrer dans ce blastème, et vous avez donc tous les types de cellules dont vous avez besoin pour reconstruire", a déclaré le professeur Tanaka.

Une autre scientifique intriguée par les axolotls est la biologiste cellulaire Dr. Sandra Edwards à TU Dresden. Elle s'est intéressée aux salamandres après avoir suivi un cours de recherche aux États-Unis pendant son doctorat. au Chili, réorientant sa carrière.

Elle a postulé pour rejoindre le laboratoire de Tatiana Sandoval-Guzmán, une éminente chercheuse en réparation des membres axolotl au Centre de thérapies régénératives de Dresde (CRTD).

"Plus j'entendais parler des salamandres, plus je devenais fasciné", se souvient la Dre Edwards, qui espère que ses recherches pourront un jour aider les patients.

Tension des tissus

Dans le projet ProDistReg, le Dr Edwards, boursier de Marie Skłodowska-Curie Actions (MSCA), étudie comment les différences de tension dans les tissus peuvent influencer la réparation et aider l'animal à transformer ce qui semble être un chaos cellulaire en un membre parfaitement fonctionnel.

Elle est devenue intriguée par le fait que la repousse des membres prend un temps similaire, quelle que soit la quantité de tissu à remplacer. Cela signifie que les membres doivent se développer plus rapidement lorsque plus de tissu est retiré.

"Mon hypothèse est que la tension ou la raideur est plus élevée dans les tissus qui se développent plus lentement", a-t-elle déclaré.

Cela peut paraître surprenant, mais la mécanique et la rigidité des tissus peuvent influencer leur développement et leur régénération ainsi que des pathologies comme le cancer.

Il existe un réseau en forme de toile appelé le cytosquelette à l'intérieur des cellules. Cela peut détecter des pressions externes lorsqu'il est comprimé, ce qui ouvre des points d'entrée (semblables aux boîtes postales) vers le noyau d'une cellule, permettant aux messages moléculaires de circuler et d'activer et de désactiver les gènes.

"Dans notre système, nous avons observé que lors de la génération des membres dans l'axolotl, les tissus plus proches du corps sont plus mous et se développent plus rapidement que les tissus plus éloignés du corps à l'extrémité d'un membre, par exemple, qui sont plus rigides. ."

Matrice cellulaire

La connaissance de la rigidité des tissus pourrait aider les patients blessés. Bien qu'il soit concevable que de tels patients puissent être traités avec des cellules souches délivrées dans une matrice, les pressions à l'intérieur des tissus du patient peuvent s'avérer importantes.

"Il se peut que les tissus et leurs cellules sur différentes parties du corps se comportent différemment, même au sein de la même structure comme le bras, comme le haut et l'avant-bras, a déclaré le Dr Edwards. Par conséquent, en médecine régénérative, où les cellules- contenant des matrices sont transplantés dans de grandes plaies, ces échafaudages peuvent devoir être différents, selon l'endroit du corps où ils seront placés.

Bien que le professeur Tanaka passe la plupart de ses journées à étudier la mécanique moléculaire de la réparation de l'axolotl, elle prévoit également des avantages futurs pour les patients blessés. Mais les salamandres et les mammifères se développent différemment.

Chez les mammifères, comme nous, lorsque nous développons un bras pour la première fois, cela se produit à une échelle minuscule dans un embryon. La salamandre est différente. Il semble contenir un bourgeon capable de se développer en un gros bras adulte.

Cellules souches

"Nous n'allons pas pouvoir demander à une cellule humaine de faire cela, car elle est câblée pour fonctionner à des échelles minuscules", a déclaré le professeur Tanaka. "Mais nous pourrions être capables de produire un groupe de cellules souches humaines qui se régénèrent comme un axolotl."

Cela pourrait être extrêmement bénéfique, par exemple, pour les personnes qui souffrent de brûlures étendues. La réparation de cette peau ne donne actuellement pas à une personne des glandes sudoripares, des follicules pileux et d'autres types de cellules, mais les leçons de la salamandre pourraient rendre cela possible.

"La réinitialisation de ces fibroblastes - ce que fait l'axolotl - pourrait être tout à fait pertinente pour une meilleure cicatrisation des très grandes plaies, telles que les brûlures", a déclaré le professeur Tanaka. + Explorer plus loin

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