Étiquette : salamandres

La régénération cardiaque : ce que les poissons-zèbres nous apprennent

Certain espèces, telles que les salamandres et les poissons-zèbres, possèdent la capacité de réactiver des programmes de développement embryonnaire après une blessure afin de régénérer des membres et même des parties majeures d’organes vitaux. Les mammifères partagent également cette capacité de développement embryonnaire, ce qui suscite l’espoir que tous les mécanismes biochimiques nécessaires à la régénération complète des organes existent encore chez les mammifères adultes, mais sont simplement réprimés d’une certaine manière. Les chercheurs explorent la régénération exceptionnelle d’espèces comme les poissons-zèbres pour découvrir des mécanismes de contrôle qui pourraient être manipulés afin de déclencher la même régénération exceptionnelle chez les humains et d’autres mammifères. Cependant, il reste à voir combien de temps cela prendra et si les options seront aussi simples qu’espéré.

Les humains ne peuvent pas régénérer le muscle cardiaque endommagé par la maladie, mais les scientifiques savent depuis longtemps que certains animaux, comme les poissons-zèbres, peuvent le faire. Le cœur est composé de différents types de cellules, y compris celles qui forment le muscle, les nerfs et les vaisseaux sanguins. Environ 12 à 15 % des cellules cardiaques chez les poissons-zèbres proviennent d’une population spécifique de cellules souches appelées cellules de la crête neurale. Les humains possèdent des cellules de la crête neurale analogues, qui donnent naissance à divers types de cellules dans presque tous les organes du corps. Pour une raison quelconque, les poissons-zèbres et quelques autres animaux conservent la capacité de reconstruire des tissus dérivés de la crête neurale à l’âge adulte, tandis que les humains ont perdu cette capacité. Ces animaux ne se contentent pas de réparer les tissus endommagés. Dans le cœur, les cellules autour d’une blessure retournent à un état indifférencié, puis passent de nouveau par le développement pour produire un nouveau muscle cardiaque, ou cardiomyocytes.

Dans une recherche récemment rapportée, les scientifiques ont utilisé la génomique à cellule unique pour profiler tous les gènes exprimés par les cellules de la crête neurale en développement chez les poissons-zèbres qui vont se différencier en cellules musculaires cardiaques. Ils ont ensuite reconstitué les gènes exprimés après avoir coupé environ 20 % du ventricule cardiaque du poisson. Cette procédure ne semblait pas affecter le poisson, et après environ 30 jours, leurs cœurs étaient de nouveau entiers. En éliminant des gènes spécifiques avec CRISPR, ils ont identifié un certain nombre de gènes essentiels à la réactivation après une blessure, tous utilisés durant le développement embryonnaire pour construire le cœur. Un gène en particulier, appelé egr1, semble activer le circuit en premier et peut déclencher les autres, suggérant un rôle potentiel dans la régénération. Les chercheurs ont également identifié les activateurs qui activent ces gènes. Les activateurs sont des cibles prometteuses pour les thérapies basées sur CRISPR, car ils peuvent être manipulés pour augmenter ou diminuer l’expression du gène. Source : https://www.fightaging.org/archives/2025/07/further-exploration-of-the-biochemistry-of-zebrafish-heart-regeneration/

L’Identité Positionnelle et la Régénération des Membres : Rôle de l’Acide Rétinoïque

Le domaine de la biologie comparée s’intéresse principalement à la compréhension des capacités de régénération des espèces telles que les salamandres et les poissons-zèbres, afin de reproduire ces capacités chez les mammifères. Bien que des indices suggèrent que les mammifères possèdent encore les mécanismes moléculaires nécessaires à la régénération des organes, leur inactivité dans la plupart des cas soulève des questions. La régénération des tissus nécessite une chorégraphie cellulaire complexe, illustrée par la régénération des membres chez les salamandres, où les cellules mésenchymateuses, y compris les fibroblastes dermiques et les cellules périsquelettiques, se dédifférencient en un état embryonnaire et migrent vers le bout du membre amputé pour former un blastème. Ce blastème contient des informations positionnelles qui coordonnent la réestablishment du patron proximodistal (PD) dans le membre en régénération. Les cellules du blastème formant l’autopode se distinguent de celles formant le stylopode. Il est proposé que des valeurs continues d’informations positionnelles existent le long de l’axe PD, les seuils de ces valeurs spécifiant les segments du membre. Ces segments sont établis génétiquement par des combinaisons de gènes homeobox, dont les gènes Hox et Meis, chacun ayant un profil épigénétique unique. Cependant, une explication mécaniste sur la manière dont ces valeurs d’informations positionnelles sont établies et interprétées différemment par les segments du membre est manquante. Cette étude démontre que la dégradation de l’acide rétinoïque (RA) via CYP26B1 est essentielle pour déterminer les niveaux de signalisation de RA au sein des blastèmes. L’inhibition de CYP26B1 reprogramme moléculairement les blastèmes distaux en une identité plus proximale, imitant les effets de l’administration d’excès de RA. Le gène Shox, sensible au RA, est exprimé différemment entre les membres amputés proximaux et distaux. L’ablation de Shox entraîne des membres raccourcis avec des éléments squelettiques proximaux qui échouent à initier l’ossification endochondrale. Ces résultats suggèrent que l’identité positionnelle PD est déterminée par la dégradation du RA et par les gènes réactifs au RA qui régulent la formation des éléments squelettiques PD lors de la régénération des membres. Source : https://www.fightaging.org/archives/2025/06/incremental-progress-in-understanding-axolotl-limb-regeneration/

Régénération tissulaire : Études comparatives entre espèces régénératrices et mammifères

De nombreux groupes de recherche étudient la biochimie cellulaire des espèces hautement régénératrices telles que les salamandres et les poissons-zèbres. L’objectif est d’identifier les différences qui permettent la régénération des tissus perdus, contrairement à la cicatrisation observée chez les mammifères. Jusqu’à présent, il semble que de nombreuses différences concernent le maintien de processus de croissance régulée qui se produisent pendant le développement embryonnaire. L’espoir est que certaines de ces différences puissent servir de base pratique pour des thérapies régénératives permettant la régénération sûre de membres et de tissus organiques perdus. L’approche mentionnée semble prometteuse, car elle repose sur une différence dans l’expression d’un gène régulant la structure de la chromatine, plutôt que sur une différence dans la structure et la fonction des protéines entre les espèces. L’ingénierie d’une expression plus élevée ou plus faible de gènes natifs spécifiques est pratique, mais l’introduction de protéines nouvelles avec des séquences différentes dans un organisme adulte est plus difficile à réaliser en toute sécurité, car le système immunitaire peut réagir négativement. En revanche, le cœur adulte du poisson-zèbre remplace efficacement les cardiomyocytes perdus après une blessure, contrairement aux cœurs des mammifères adultes. Des voies de réponse aux blessures partagées et spécifiques aux espèces ont été révélées, ainsi qu’une corrélation entre Hmga1, une protéine non-histone architecturale, et la capacité régénératrice, puisque Hmga1 est nécessaire et suffisant pour induire la prolifération des cardiomyocytes et est requis pour la régénération cardiaque. De plus, il a été montré que Hmga1 réactive des gènes silenciés au développement, probablement par la modulation des niveaux de H3K27me3, les préparant pour un programme génique pro-régénératif. De plus, l’expression médiée par AAV de Hmga1 dans les cœurs de souris adultes blessées a conduit à une prolifération contrôlée des cardiomyocytes dans la zone frontière et à une amélioration de la fonction cardiaque, sans cardiomégalie ni remodelage défavorable. La cartographie des modifications des histones dans les cardiomyocytes de la zone frontière des souris a révélé une modulation similaire des marques de H3K27me3, cohérente avec les résultats chez le poisson-zèbre. Cette étude démontre que Hmga1 médie le remodelage de la chromatine et entraîne un programme régénératif, le positionnant comme une cible thérapeutique prometteuse pour améliorer la régénération cardiaque après une blessure. Source : https://www.fightaging.org/archives/2025/01/hmga1-expression-promotes-heart-regeneration-in-mammals/