LHydre deau douce est capable de régénérer nimporte quelle partie de son corps pour reconstituer un individu entier. Le petit polype possède un centre organisateur de développement situé au niveau de la tête, et un autre localisé dans le pied. Lorganisateur de tête exerce deux activités opposées, lune activatrice, qui provoque la différentiation de la tête, et lautre inhibitrice, qui prévient la formation de têtes surnuméraires. Des scientifiques de lUniversité de Genève (UNIGE) ont découvert lidentité de linhibiteur, une protéine appelée Sp5, et déchiffré le dialogue entre ces deux activités antagonistes qui permet de maintenir un corps adulte à une seule tête et dorganiser une réponse de régénération appropriée. Publiée dans la revue Nature Communications, leur étude souligne que ce mécanisme a été conservé au cours de lévolution, tant chez lHydre que lhumain. Sp5 pourrait donc être un excellent candidat à tester comme inhibiteur des tumeurs humaines dont la voie activatrice est le moteur de prolifération.
Souvent considérée comme immortelle, lHydre deau douce est dotée dun pouvoir de régénération prodigieux, découvert par le naturaliste genevois Abraham Trembley il y a près de 300 ans. Nimporte quel fragment du corps comportant quelques milliers de cellules peut régénérer lanimal entier, qui mesure près dun centimètre. «La régénération de la tête repose sur la transformation de la partie amputée en un tissu appelé centre organisateur de tête, qui a des propriétés de développement et, comme un architecte, dirige la construction de la future tête», explique Brigitte Galliot, professeure au Département de génétique et évolution de la Faculté des sciences de lUNIGE.
Comment le dialogue entre yin et yang sétablit
Lorganisateur de tête exerce deux activités opposées, lune activatrice et lautre inhibitrice. La première induit la différentiation de cellules souches en cellules spécialisées de la tête. Lactivateur est un facteur de croissance appelé Wnt3, dont laction permet la mise en route dun programme de différenciation cellulaire en trois dimensions, qui permet la construction de la tête. En labsence de Wnt3, le programme de formation de la tête ne peut donc pas se dérouler. Lactivité inhibitrice, produite sous le contrôle de lactivité activatrice, prévient quant à elle la formation de têtes surnuméraires. «Ces deux activités antagonistes établissent un dialogue entre elles, mais nous ne connaissions ni lidentité de linhibiteur ni la nature de ce dialogue», précise la biologiste.
En utilisant les résultats dune étude effectuée par une équipe allemande sur un ver plat nommé planaire, les biologistes ont établi une stratégie de criblage de gènes pour identifier cet inhibiteur. «Nous sommes partis de 124 candidats qui remplissaient des critères précis pour aboutir à un vainqueur unique, qui les remplissait tous. Il sagit dun gène qui code pour une protéine appelée Sp5», détaille Matthias Vogg, chercheur au Département de génétique et évolution de la Faculté des sciences de lUNIGE et premier auteur de létude. Les scientifiques ont ensuite démontré que Sp5 se lie sur la région régulatrice du gène qui code pour Wnt3, en bloque lexpression et donc la formation de la tête.
Les sept têtes de lHydre deau douce
Comment fonctionne le dialogue entre la voie activatrice et linhibiteur? «Nous avons quantifié lexpression des gènes codant pour Wnt3 et Sp5 dans différents endroits du corps dhydres intactes ou amputées, et découvert quune boucle de régulation entre les deux activités sétablit selon la localisation et la quantité de chaque gène exprimé», note Brigitte Galliot. Ainsi, chez lanimal intact, le facteur de croissance Wnt3 sera surtout présent au sommet de la tête, tandis que Sp5 sera principalement actif dans la région tout autour, pour prévenir lapparition dautres têtes.
Lorsque les chercheurs bloquent lexpression de Sp5, les hydres intactes ou amputées développent de multiples têtes, toutes parfaitement fonctionnelles, leurs tentacules appréhendant la nourriture pour la mener vers la bouche. «Nous avons également reproduit ces résultats à partir dhydres dont les cellules avaient été complètement dissociées les unes des autres puis réagrégées et laissées en culture: des hydres à têtes multiples se reforment entièrement en quatre à cinq jours», explique Matthias Vogg.
Chez lhumain, la voie de signalisation cellulaire stimulée par Wnt3 est surtout active durant le développement embryonnaire, ainsi que dans différents types de tumeurs chez ladulte. Si leffet inhibiteur de Sp5 se confirme dans notre espèce, cette protéine pourrait constituer un traitement-candidat ciblant les cellules cancéreuses qui utilisent la voie Wnt3 pour proliférer.
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Journal
Nature Communications