Un scientifique identifie un signal sous-jacent à la régénération –

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  • De nombreuses salamandres peuvent facilement régénérer un membre perdu, mais les mammifères adultes, y compris les humains, ne le peuvent pas. Pourquoi c’est le cas est un mystère scientifique qui fascine les observateurs du monde naturel depuis des milliers d’années.

    Maintenant, une équipe de scientifiques dirigée par James Godwin, Ph.D., du MDI Biological Laboratory à Bar Harbor, Maine, s’est rapprochée de ce mystère avec la découverte de différences dans la signalisation moléculaire qui favorisent la régénération dans l’axolotl , une salamandre hautement régénérative, tout en la bloquant chez la souris adulte, qui est un mammifère avec une capacité de régénération limitée.

    « Les scientifiques du laboratoire biologique MDI se sont appuyés sur la biologie comparative pour mieux comprendre la santé humaine depuis sa fondation en 1898 », a déclaré Hermann Haller, MD, président de l’institution. “Les découvertes permises par les études comparatives de James Godwin sur l’axolotl et la souris sont la preuve que l’idée d’apprendre de la nature est aussi valable aujourd’hui qu’elle l’était il y a plus de cent vingt ans.”

    Au lieu de régénérer les parties du corps perdues ou blessées, les mammifères forment généralement une cicatrice sur le site d’une blessure. Parce que la cicatrice crée une barrière physique à la régénération, la recherche en médecine régénérative au laboratoire biologique MDI s’est concentrée sur la compréhension pourquoi l’axolotl ne forme pas une cicatrice – ou pourquoi il ne réagit pas aux blessures de la même la souris et d’autres mammifères le font.

    “Nos recherches montrent que les humains ont un potentiel de régénération inexploité”, a déclaré Godwin. “Si nous pouvons résoudre le problème de la formation de cicatrices, nous pourrons peut-être libérer notre potentiel de régénération latent. Les axolotls ne cicatrisent pas, c’est ce qui permet à la régénération d’avoir lieu. Mais une fois qu’une cicatrice s’est formée, c’est fini en termes de régénération. Si nous pouvions prévenir les cicatrices chez les humains, nous pourrions améliorer la qualité de vie de tant de personnes. “

    L’axolotl comme modèle de régénération

    L’axolotl, une salamandre mexicaine presque éteinte à l’état sauvage, est un modèle de prédilection dans la recherche en médecine régénérative en raison de son statut unique en tant que champion de la régénération de la nature. Alors que la plupart des salamandres ont une certaine capacité de régénération, l’axolotl peut régénérer presque toutes les parties du corps, y compris le cerveau, le cœur, les mâchoires, les membres, les poumons, les ovaires, la moelle épinière, la peau, la queue et plus encore.

    Étant donné que les embryons et les juvéniles de mammifères ont la capacité de se régénérer – par exemple, les nourrissons humains peuvent régénérer le tissu cardiaque et les enfants peuvent régénérer le bout des doigts – il est probable que les mammifères adultes conservent le code génétique pour la régénération, ce qui laisse penser que des thérapies pharmaceutiques pourraient être développées pour encourager les humains à régénérer les tissus et les organes perdus à la suite d’une maladie ou d’une blessure au lieu de former une cicatrice.

    Dans ses recherches récentes, Godwin a comparé les cellules immunitaires appelées macrophages de l’axolotl à celles de la souris dans le but d’identifier la qualité des macrophages de l’axolotl qui favorise la régénération. La recherche s’appuie sur des études antérieures dans lesquelles Godwin a découvert que les macrophages sont essentiels à la régénération : lorsqu’ils sont épuisés, l’axolotl forme une cicatrice au lieu de se régénérer, tout comme les mammifères.

    La recherche récente a révélé que bien que la signalisation des macrophages dans l’axolotl et chez la souris était similaire lorsque les organismes étaient exposés à des agents pathogènes tels que des bactéries, des champignons et des virus, en ce qui axolotl a favorisé la croissance de nouveaux tissus tandis que celui de la souris a favorisé la cicatrisation.

    L’article sur la recherche, intitulé “Distinct TLR Signaling in the Salamander Response to Tissue Damage” a récemment été publié dans la revue Developmental Dynamics. En plus de Godwin, les auteurs incluent Nadia Rosenthal, Ph.D., du Jackson Laboratory; Ryan Dubuque et Katya E. Chan de l’Institut australien de médecine régénérative (ARMI); et Sergej Nowoshilow, Ph.D., de l’Institut de recherche en pathologie moléculaire de Vienne, en Autriche.

    Godwin, qui détient une nomination conjointe avec The Jackson Laboratory, était auparavant associé à ARMI et Rosenthal est le directeur fondateur d’ARMI. Le laboratoire biologique 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.

    Plus précisément, l’article a signalé que la réponse de signalisation d’une classe de protéines appelées récepteurs de type toll (TLR), qui permettent aux macrophages de reconnaître une menace telle qu’une infection ou une lésion tissulaire et induisant une réponse pro-inflammatoire, était « de façon inattendue divergente » en réponse à des blessures chez l’axolotl et la souris. La découverte offre une fenêtre intrigante sur les mécanismes régissant la régénération dans l’axolotl.

    Être capable de « tirer les leviers de la régénération »

    La découverte d’une voie de signalisation alternative compatible avec la régénération pourrait à terme conduire à des thérapies de médecine régénérative pour l’homme. Bien que la repousse d’un membre humain puisse ne pas être réaliste à court terme, des opportunités importantes existent pour des thérapies qui améliorent les résultats cliniques dans les maladies dans lesquelles les cicatrices jouent un rôle majeur dans la pathologie, notamment les maladies cardiaques, rénales, hépatiques et pulmonaires.

    “Nous nous rapprochons de la compréhension de la façon dont les macrophages axolotl sont préparés pour la régénération, ce qui nous rapprochera de la capacité de tirer les leviers de la régénération chez l’homme”, a déclaré Godwin. “Par exemple, j’imagine pouvoir utiliser un hydrogel topique sur le site d’une plaie qui est associé à un modulateur qui modifie le comportement des macrophages humains pour qu’ils ressemblent davantage à ceux de l’axolotl.”

    Godwin, qui est immunologiste, a 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 en tant qu’équivalent d’un premier intervenant sur le site d’une blessure. Ses recherches récentes ouvrent la porte à une cartographie plus poussée des nœuds critiques dans les voies de signalisation TLR qui régulent l’environnement immunitaire unique permettant la régénération de l’axolotl et la réparation sans cicatrice.

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