Un scientifique avance les perspectives de régénération chez l’homme –


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  • Dans une étude phare de 2013, le scientifique du Laboratoire biologique du MDI, James Godwin, Ph.D., a découvert qu’un type de globule blanc appelé macrophage est essentiel à la régénération des membres chez l’axolotl, une salamandre mexicaine qui est le champion de la régénération de la nature.

    Sans les macrophages, qui font partie du système immunitaire, la régénération n’a pas eu lieu. Au lieu de régénérer un membre, l’axolotl a formé une cicatrice sur le site de la blessure, qui a agi comme une barrière à la régénération, tout comme il le ferait chez un mammifère comme une souris ou un humain. En termes de capacité de régénération, Godwin avait transformé la salamandre en mammifère. Dans une étude de suivi en 2017, il a découvert que la même chose était vraie dans le tissu cardiaque.

    Maintenant, dans une étude qui s’appuie sur ses recherches antérieures, Godwin a identifié l’origine des macrophages pro-régénératifs dans l’axolotl comme étant le foie. En offrant à la science un endroit pour rechercher des macrophages pro-régénératifs chez l’homme – le foie, plutôt que la moelle osseuse, qui est la source de la plupart des macrophages humains – la découverte ouvre la voie à des thérapies de médecine régénérative chez l’homme.

    Bien que la perspective de repousser un membre humain puisse être irréaliste à court terme en raison de la complexité d’un membre, les thérapies de médecine régénérative pourraient potentiellement être utilisées à court terme dans le traitement des nombreuses maladies dans lesquelles la cicatrisation joue un rôle pathologique, y compris le cœur, les maladies pulmonaires et rénales, ainsi que dans le traitement de la cicatrisation elle-même – par exemple, dans le cas des brûlés.

    “Dans nos recherches précédentes, nous avons découvert que la guérison sans cicatrice repose sur un seul type de cellule, le macrophage”, a déclaré Godwin. “Cette découverte signifie que nous avons un moyen d’entrer. Si les axolotls peuvent se régénérer en ayant un seul type de cellule comme gardien, alors peut-être que nous pourrons obtenir une guérison sans cicatrice chez l’homme en peuplant notre corps avec un type de cellule gardien équivalent, ce qui ouvrirait l’opportunité de se régénérer.”

    L’article sur les recherches de Godwin, intitulé “Identification of the Adult Hematopoietic Liver As the Primary Reservoir for the Recruitment of Pro-regenerative Macrophages Required for Salamander Limb Regeneration”, a été récemment publié dans la revue Frontières en biologie cellulaire et développementale.

    En plus du MDI Biological Laboratory, la recherche a été menée à l’Australian Regenerative Medicine Institute (ARMI), avec lequel Godwin était auparavant associé, et au Jackson Laboratory (JAX) à Bar Harbor, Maine, où il occupe un poste conjoint. Le Laboratoire de biologie MDI et ARMI ont un accord de partenariat pour promouvoir la recherche et l’éducation sur la régénération et le développement de nouvelles thérapies pour améliorer la santé humaine.

    Le rôle de la réparation sans cicatrice

    Si le processus de régénération sur le site d’une blessure peut être comparé à une fête — une analogie que Godwin utilise souvent — ses recherches ont révélé la catégorie d’invités qui y assistent et, maintenant, d’où viennent les invités et comment et quand ils là. La prochaine étape consistera à déterminer leurs identités spécifiques, ou comme il le dit, les “saveurs” des macrophages nécessaires à la régénération, et comment ils interagissent avec les autres invités.

    Cette recherche s’articulera autour de l’étude de la cicatrisation, ou fibrose, qui, chez les mammifères adultes, bloque la régénération par son effet sur la fonction et l’intégrité des tissus.

    Bien qu’il reste à voir si la guérison sans cicatrice chez les mammifères permettra à la régénération de se poursuivre – d’autres processus peuvent également être impliqués – Godwin pense que cela pourrait être le cas. Parce que les mammifères possèdent déjà la machinerie pour la régénération – les jeunes souris peuvent se régénérer, tout comme les nouveau-nés humains – la régénération des mammifères peut simplement consister à éliminer la barrière posée par la cicatrisation.

    “Dans les axolotls, les macrophages agissent comme un frein à la fibrose ou à la cicatrisation”, a-t-il déclaré. “Les humains peuvent posséder des macrophages qui font de leur mieux pour réparer les dégâts, mais qui sont retenus. Si nous pouvons concevoir des macrophages humains pour favoriser une guérison sans cicatrice, nous pourrions peut-être obtenir une énorme amélioration de la réparation avec juste un petit ajustement . Ne ​​serait-ce pas génial si nous n’avions pas à faire autre chose que ça ?”

    Dans un aperçu intrigant d’une voie potentielle pour l’ingénierie de la régénération chez les mammifères adultes, Godwin a noté que la principale source de macrophages sur le site d’une blessure chez la souris en développement est le foie, tout comme ses recherches récentes l’ont révélé dans l’axolotl ; la souris perd sa capacité à se régénérer lorsque la source de macrophages se déplace vers la moelle osseuse peu de temps après la naissance, comme c’est également le cas chez l’homme.

    Le développement d’une nouvelle boîte à outils

    Bien que les recherches récentes de Godwin se soient concentrées sur l’origine des macrophages pro-régénératifs, sa contribution la plus importante pourrait être le développement d’une boîte à outils pour le profilage et le tri des cellules immunitaires. Alors que l’axolotl est un modèle puissant dans la recherche en biologie régénérative, cette recherche a été freinée par le manque d’outils pour évaluer les divers rôles des cellules immunitaires qui sont essentielles au processus de régénération.

    Godwin, qui est immunologiste, a initialement choisi d’examiner la fonction du système immunitaire dans la régénération en raison de son rôle dans la préparation de la plaie pour les réparations. À l’aide de la nouvelle boîte à outils, il prévoit désormais de modifier systématiquement les gènes de l’axolotl pour évaluer les fonctions des macrophages, en commençant par l’interaction entre les macrophages et les fibroblastes, un type de cellule du tissu conjonctif responsable de la direction de la réparation des plaies.

    “Nous voulons découvrir ce qui est si spécial dans l’interaction entre les macrophages et les fibroblastes dans la régénération de l’axolotl”, a-t-il déclaré. “Nous avons le luxe dans la salamandre de pouvoir déterminer quelles fonctions des macrophages sont essentielles à la suppression et à la régénération des cicatrices, gène par gène s’il le faut. Si nous pouvons découvrir ce que c’est, alors peut-être que nous pourrons faire en sorte que cette interaction se produise chez les mammifères.”

    Une fois qu’il aura dressé le profil des fonctions des macrophages axolotl sur le site d’une blessure, l’objectif de Godwin sera alors d’utiliser le modèle murin soit pour extraire des macrophages pro-régénératifs insaisissables du système mammifère, soit pour concevoir des macrophages mammifères pour qu’ils soient davantage un axolotl. Son travail sur le modèle murin est soutenu par sa nomination au Jackson Laboratory, qui se concentre sur la biologie et la génétique de la souris.

    “En élucidant les différences entre les macrophages de l’axolotl et de la souris, James poursuit une tradition de biologie comparative qui est au centre des recherches du laboratoire biologique MDI depuis plus de 120 ans”, a déclaré le président Hermann Haller, MD “Ses découvertes démontrer que notre approche consistant à mieux comprendre la santé humaine à partir de l’étude comparative de modèles animaux est plus puissante que jamais. »

    La recherche de Godwin a été financée par des fonds du National Institute of General Medical Sciences (NIGMS) des National Institutes of Health (NIH) sous les numéros de subvention P20GM0103423 et P20GM104318 au MDI Biological Laboratory, par le soutien institutionnel JAX et par des subventions à l’ARMI de l’État Gouvernement de Victoria et le gouvernement australien.

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