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« La grenouille adulte repousse les jambes amputées » : une avancée dans la recherche sur la régénération des organes

LES SCIENCESLA BIOLOGIE« La grenouille adulte repousse les jambes amputées » : une avancée dans la recherche sur la régénération des organes

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.

Régénération signifie faire repousser une partie endommagée ou manquante d'un organe du tissu résiduel. Les humains adultes peuvent régénérer avec succès certains organes comme le foie et surtout la peau qui est régulièrement renouvelée et réparée mais malheureusement les tissus humains de la plupart des organes n'ont pas la capacité de se régénérer. Le domaine de la médecine régénérative vise à trouver des moyens de relancer la régénération des tissus de notre corps. La solution idéale serait de mettre en branle des voies importantes qui peuvent restaurer un tissu, par exemple un membre, à partir de ses propres cellules, cependant, ce n'est pas un cas simple car les scientifiques essaient toujours de comprendre les nuances de la régénération tissulaire.

Dans une étude publiée dans Cell Reports, des scientifiques de la Tuft University USA visaient à comprendre la capacité de régénération des tissus et la manière dont les cellules coopèrent et forment un organe tridimensionnel. Ils ont choisi de reproduire la croissance des tissus chez un animal qui normalement ne se régénère pas et ils ont choisi un amphibien – adulte aquatique africain à griffes grenouille (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 redéclenche la génération de tissu sur le site d'amputation et permet de régénérer partiellement un membre postérieur chez une grenouille Xenopus adulte.

Membres amputés qui repoussent

Tout d'abord, un bioréacteur portable a été imprimé en 3D dans du silicium et il a été rempli d'hydrogel. Ensuite, des protéines de soie hydratantes ont été placées sur ce polymère hydrogel qui est connu pour favoriser la guérison et la régénération. L'hormone progestérone - un neurostéroïde - a été ajoutée, qui est généralement connue pour être impliquée dans la menstruation, la grossesse et l'allaitement. La progestérone est également impliquée dans la promotion de la réparation des vaisseaux sanguins nerveux et d'autres tissus. Les grenouilles ont été divisées en groupes expérimentaux, témoins et fictifs. Dans les groupes témoins et fictifs, le dispositif de bioréacteur a été suturé dans les grenouilles immédiatement après l'amputation du membre. Dans le groupe expérimental, la progestérone a été libérée par le bioréacteur sur le site d'amputation. Les appareils ont été retirés après 24 heures. Les grenouilles ont ensuite été observées en routine pendant plusieurs mois. Les grenouilles des groupes témoins et fictifs ont développé une fine pointe cartilagineuse au site d'amputation, ce qui est normal lorsque la régénération tissulaire progresse sans aide. Il n'a été observé que chez les grenouilles du groupe expérimental que le dispositif de bioréacteur déclenchait une régénération des membres plus importante et les grenouilles ont repoussé un appendice en forme de pagaie plus structuré près d'un membre presque entièrement formé. Cela indique une régénération tissulaire assistée. La différence visible était perceptible en quelques semaines, ce qui suggère que le dispositif de bioréacteur a créé un environnement de support autour du blessure pour permettre aux tissus de se développer - de la même manière que les tissus se développeraient dans un embryon à l'intérieur de l'utérus. Juste une brève livraison de progestérone du bioréacteur (placé seulement pendant 24 heures) avait déclenché la croissance des tissus mous et des os au cours de plusieurs mois. Après analyse histologique et inspection moléculaire des structures régénérées, il a été révélé que ces membres étaient plus épais et avaient des os, une innervation et une vascularisation plus développés. Les animaux traités à la progestérone étaient également plus actifs que les groupes témoins et fictifs.

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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{Vous pouvez lire le document de recherche original en cliquant sur le lien DOI ci-dessous dans la liste des sources citées}

Sources)

Herrera-Rincon C et al. 2018. Une brève application locale de progestérone via un bioréacteur portable induit une réponse régénérative à long terme chez le Xenopus Hindlimb adulte. Cell Reports. 25 (6). https://doi.org/10.1016/j.celrep.2018.10.010

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Équipe SCIEU
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