Asexué Dugesia japonica sont des planaires d'eau douce de quelques millimètres de long qui se reproduisent par fission. Crédit :UC San Diego
Planaires d'eau douce, trouvés dans le monde entier et communément appelés « vers plats, " sont célèbres pour leurs prouesses régénératrices. Grâce à un processus appelé " fission, " Les planaires peuvent se reproduire de manière asexuée en se déchirant simplement en deux morceaux - une tête et une queue - qui forment ensuite deux nouveaux vers en une semaine environ.
Lorsque, où et comment ce processus se déroule est resté un puzzle pendant des siècles en raison de la difficulté d'étudier la fission. Mais maintenant, une équipe de scientifiques de l'Université de Californie à San Diego fournit une nouvelle explication biomécanique dans le Actes de l'Académie nationale des sciences ( PNAS ).
Les planaires sont notoirement difficiles à étudier. Ils n'aiment pas être surveillés pendant la fission, qui se déroule principalement dans l'obscurité et s'arrête au moindre dérangement. Parce que la fission ne se produit pas fréquemment - environ une fois par mois pour certaines espèces - des enregistrements vidéo continus sont nécessaires pour capturer les planaires en train d'étudier les détails de sa régénération.
Comprendre où et comment la fission se produit chez les espèces planaires Dugesia japonica , les chercheurs ont utilisé un mélange d'enregistrements vidéo en accéléré, mesures de traction sensibles, analyse statistique de centaines de divisions et modélisation mathématique.
Eva-Maria Collins, professeur agrégé au Département de physique et à la Section de biologie cellulaire et du développement, et ses collègues ont pu prédire où se produit la fission planaire en fonction de son anatomie et expliquer comment le processus se produit à l'aide d'un modèle mécanique relativement simple.
Ver plat capturé dans le processus de fission (à gauche) et analysé avec une carte à code couleur (à droite), avec le rouge signifiant les emplacements de contrainte de substrat les plus forts. Crédit :UC San Diego
"Avant notre travail, personne ne savait où et comment les planaires se divisent, " dit Collins. " En fait, la dernière étude approfondie de la fission est arrivée à la conclusion que le lieu où se produit la fission est imprévisible. Nos résultats, montrant qu'il peut être prédit, donc changer complètement la façon dont nous pensons à la fission."
Dans des constatations antérieures, Collins et ses collègues ont montré que l'endroit où un planaire se divise détermine la taille relative des deux descendants et donc leurs chances de survie et de reproduction future. Cela peut également être essentiel pour comprendre comment cette forme de reproduction asexuée peut donner lieu à une diversité dans une population sans reproduction sexuée.
Comme décrit dans le PNAS étudier, l'équipe a découvert que la fission se produit toujours en trois étapes :formation de la taille, pulsation et rupture. La formation de la taille est la clé de la mécanique de la fission en créant un local, point faible de la section transversale. Puis, l'extension et la contraction des impulsions provoquent éventuellement une rupture au niveau de la taille. Une fois rompu, les deux pièces repoussent les structures manquantes à travers un grand pool de cellules souches, qui sont au cœur de la capacité des planaires à se régénérer. La façon dont les cellules souches sont réparties entre les deux descendants reste inconnue et constitue le lien entre les résultats de cette nouvelle étude et les recherches en cours au laboratoire Collins sur l'évolution des espèces à reproduction asexuée.
Michael Faraday, considéré comme l'un des plus grands scientifiques du monde en raison de ses contributions en physique et en chimie, aurait été fasciné par la fission planaire. Les exigences complexes de l'étude des vers ont peut-être empêché le célèbre physicien du XIXe siècle de déchiffrer complètement le processus.
Collins a dit qu'elle voulait comprendre comment la fission planaire fonctionnait la première fois qu'elle a vu des images du processus il y a de nombreuses années.
"Parfois, vous voyez simplement quelque chose dans la nature et vous voulez comprendre comment cela fonctionne, " elle a dit, louant les contributions du co-premier auteur Paul Malinowski et du troisième auteur Kelson Kaj, qui étaient étudiants de premier cycle en physique à l'UC San Diego pendant la recherche.
