Il a été démontré pour la première fois que des grenouilles adultes repoussent des pattes amputées, ce qui en fait une percée pour la régénération des organes.
La régénération désigne la repousse d'une partie endommagée ou manquante d'un organe à partir de tissus résiduels. Chez l'adulte, certains organes comme le foie et surtout la peau, qui se renouvelle et se répare régulièrement, peuvent se régénérer. Malheureusement, la plupart des tissus humains sont incapables de se régénérer. La médecine régénérative vise à trouver des moyens de réactiver la régénération tissulaire. L'idéal serait d'activer des mécanismes permettant de restaurer un tissu, par exemple un membre, à partir de ses propres cellules. Cependant, la tâche est complexe, car les scientifiques s'efforcent encore de comprendre les subtilités de la régénération tissulaire.
Dans une étude publiée dans Cell Reports , des scientifiques de l'Université Tufts (États-Unis) ont cherché à comprendre la capacité de régénération tissulaire et la manière dont les cellules coopèrent pour former un organe tridimensionnel . Ils ont choisi de reproduire la croissance tissulaire chez un animal qui, normalement, ne se régénère pas : un amphibien, la grenouille à griffes africaine adulte (Xenopus laevis), un animal de laboratoire couramment utilisé en recherche. Les amphibiens ont une capacité de renouvellement tissulaire très limitée, similaire à celle des humains. Les scientifiques ont conçu avec succès un dispositif qui relance la régénération tissulaire au niveau de l'amputation et permet la régénération partielle d'un membre postérieur chez la grenouille Xenopus laevis adulte.
Membres amputés qui repoussent
Tout d'abord, un bioréacteur portable a été imprimé en 3D en silicium et rempli d'hydrogel. Ensuite, des protéines de soie hydratantes, connues pour favoriser la cicatrisation et la régénération, ont été déposées sur ce polymère d'hydrogel. De la progestérone, une hormone neurostéroïde, a été ajoutée. Cette hormone est généralement connue pour son rôle dans les menstruations, la grossesse et l'allaitement. La progestérone favorise également la réparation des nerfs, des vaisseaux sanguins et d'autres tissus. Les grenouilles ont été réparties en trois groupes : un groupe expérimental, un groupe témoin et un groupe témoin simulé. Dans les groupes témoin et témoin simulé, le bioréacteur a été suturé immédiatement après l'amputation du membre. Dans le groupe expérimental, la progestérone a été libérée par le bioréacteur au niveau du site d'amputation. Les dispositifs ont été retirés après 24 heures. Les grenouilles ont ensuite été suivies régulièrement pendant plusieurs mois. Les grenouilles des groupes témoin et témoin simulé ont développé une fine excroissance cartilagineuse au niveau du site d'amputation, ce qui est normal lorsque la régénération tissulaire se déroule spontanément. Seules les grenouilles du groupe expérimental ont présenté une régénération des membres plus importante grâce au bioréacteur. Elles ont ainsi développé un appendice en forme de pagaie plus structuré, proche d'un membre presque entièrement formé. Ce phénomène témoigne d'une régénération tissulaire assistée. La différence était visible en quelques semaines seulement, suggérant que le bioréacteur a créé un environnement favorable autour de la plaie , permettant la croissance des tissus – à l'instar de la croissance des tissus embryonnaires dans l'utérus. Une brève administration de progestérone par le bioréacteur (en place pendant 24 heures seulement) a suffi à déclencher la croissance des tissus mous et osseux sur une période de plusieurs mois. L'analyse histologique et moléculaire des structures régénérées a révélé que ces membres étaient plus épais et présentaient des os, une innervation et une vascularisation plus développés. Les animaux traités à la progestérone étaient également plus actifs que les groupes témoins et simulés.
La croissance des membres s'est arrêtée après environ six mois, mais elle a entraîné une croissance inférieure à la normale des doigts et des orteils. Les membres repoussés avaient un bon volume et une bonne densité osseuse, des vaisseaux sanguins principaux, des nerfs bien placés et ces grenouilles pouvaient même nager de la même manière que des grenouilles normales non amputées le feraient avec leurs membres natifs. Le séquençage de l'ARN et l'analyse du transcriptome ont montré que l'expression des gènes dans les cellules au site d'amputation était modifiée par le bioréacteur. Ainsi, les gènes liés au stress oxydatif et à l'activité des globules blancs étaient actifs (régulés à la hausse) et certains autres étaient régulés à la baisse. La cicatrisation et la réponse immunitaire ont également été réduites, permettant ainsi à la régénération de se poursuivre en affaiblissant la réponse naturelle du corps aux blessures qui auraient autrement entravé le processus de régénération.
A venir
Cette étude est basée sur la logique de définir un programme de démarrage ou de déclenchement qui mènerait à une croissance à long terme. Il peut être appelé comme un nouveau modèle de stimulation cellulaire. Des études antérieures ont montré que les souris peuvent régénérer partiellement le bout des doigts amputés dans des circonstances normales, mais parce qu'elles ne sont pas aquatiques et qu'il n'y a pas d'eau pour les protéger, contrairement aux amphibiens, le processus chez les souris n'était pas efficace car les cellules régénérées sensibles ont été soumises à nouveau à des surfaces dures et de nouveau. L'approche de régénération chez un animal vertébré devrait être applicable aux mammifères et au corps humain et peut-être très bientôt dans le futur, nous pourrions régénérer des organes complexes qui pourraient être utilisés pour une greffe d'organe ou tout type de blessure, peut-être même le cancer.
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Sources)
Herrera-Rincon C et al. 2018. L’application locale brève de progestérone via un bioréacteur portable induit une réponse régénératrice à long terme dans le membre postérieur du xénope adulte. Cell Reports . 25(6). https://doi.org/10.1016/j.celrep.2018.10.010
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