L’être humain pourrait-il un jour régénérer un membre ?

Si vous coupez la patte d’une salamandre, elle repousse. Les humains, en revanche, ne parviennent pas à réaliser ce tour de force. Les raisons sont loin d’être simples et, dans une certaine mesure, restent un peu mystérieuses.

« Nous nous régénérons en fait très bien ; notre épiderme, par exemple », a déclaré à Live Science David Gardiner, professeur de biologie du développement et de biologie cellulaire à l’Université de Californie à Irvine, en faisant référence à la couche supérieure de la peau. « Notre muqueuse intestinale, nous pouvons régénérer des morceaux et des morceaux. Mais nous ne régénérons pas ces structures plus complexes. »

Gardiner a étudié la régénération de la salamandre pendant des décennies, cherchant le mécanisme sous-jacent de cette superpuissance. La régénération humaine, dit-il, est probablement encore dans l’avenir, mais pas trop loin – il est possible que l’un de ses étudiants diplômés ou chercheurs postdoctoraux actuels y parvienne, et que la régénération des membres fasse partie de la boîte à outils médicale.

C’est parce que, en théorie, faire repousser un membre humain devrait être possible. Dans la peau, par exemple, si les coupures ne sont pas profondes, il n’y aura pas de cicatrices grâce au processus de guérison qui régénère les cellules de la peau. Il est également possible pour les humains de régénérer le bout des doigts si les cellules sous les ongles sont encore intactes. Les os se ressoudent si vous les réunissez, par exemple à l’aide d’une vis ou d’un plâtre. Les foies humains peuvent également se développer pour remplir l’espace et reconstruire une partie de la structure qui a été endommagée.

Cultiver un membre entier

Mais la régénération des membres (du type de celle que font les salamandres) est plus que le simple remplacement des tissus. Pour qu’un membre se régénère, il faut des os, des muscles, des vaisseaux sanguins et des nerfs. Il existe des cellules souches adultes, une sorte de cellule indifférenciée qui peut se spécialiser, qui régénèrent les muscles, mais elles ne semblent pas s’activer. « Vous pouvez régénérer des vaisseaux sanguins et même des nerfs », a déclaré Gardiner. « Mais le bras entier ne peut pas . »

Stéphane Roy, directeur du laboratoire de régénération des tissus chez les vertébrés à l’Université de Montréal, a noté que la peau, le foie et les os ne se régénèrent pas dans le même sens que les salamandres.

« Les humains ne peuvent remplacer que la couche superficielle de la peau, (ce qui est, en fait, un processus continu appelé homéostasie) », a-t-il déclaré dans un courriel. « La plupart de la poussière dans une maison est constituée de cellules de peau morte que nous avons perdues. »

« La régénération du foie est également très différente de celle des membres chez les salamandres », a déclaré Roy. « La régénération du foie est vraiment une hyperplasie compensatoire, ce qui signifie que ce qui reste va croître en taille pour compenser ce qui est perdu. » Ainsi, le tissu hépatique qui est là va grossir, mais si le foie entier était perdu, il ne pourrait pas se régénérer.

« Ce qui a été perdu ne repoussera pas, et donc vous ne pouvez pas ré-amputer le foie, contrairement aux membres chez une salamandre, qui peuvent être amputés plusieurs fois et à chaque fois un nouveau membre se régénère. »

Les humains ont la capacité de se régénérer

Gardiner, cependant, a déclaré que les humains construisent des systèmes d’organes entiers dans l’utérus ; à partir de juste quelques informations génétiques, un embryon humain se développe en une personne complète en neuf mois. Il y a donc une capacité limitée à faire repousser des choses, et cela a un sens du point de vue de l’évolution – les humains doivent être capables de guérir, a-t-il dit.

En plus de cela, la machinerie génétique sous-jacente chez un humain et une salamandre n’est pas si différente, même si notre dernier ancêtre commun a divergé pendant la période dévonienne, il y a quelque 360 millions d’années. « Il n’y a pas de gènes spéciaux pour la régénération », a déclaré Gardiner. « Il y a ces étapes par lesquelles elles passent et au moins une de ces étapes ne fonctionne pas chez les humains. »

Pour faire repousser un membre, les cellules doivent savoir où elles se trouvent – sont-elles à l’extrémité d’un membre par les doigts, ou sont-elles à l’articulation du coude ? – et elles doivent construire les bonnes structures dans le bon ordre. Les salamandres ont certains gènes qui sont « désactivés » chez les humains, a déclaré Gardiner. Peut-être que ces gènes permettent la régénération, ou du moins aident à contrôler le processus. Quelque chose dans l’évolution de l’homme a empêché l’expression de ces gènes comme le font les salamandres. Personne ne sait ce qu’était ce quelque chose, a-t-il dit.

En 2013, un scientifique australien, James Godwin, de l’université Monash, a peut-être résolu une partie de ce mystère. Il a découvert que des cellules, appelées macrophages, semblent empêcher l’accumulation de tissu cicatriciel chez les salamandres. Les macrophages existent chez d’autres animaux, y compris les humains, et font partie du système immunitaire. Leur fonction est de stopper les infections et de provoquer une inflammation, qui est le signal au reste de l’organisme qu’une réparation est nécessaire. Les salamandres dépourvues de macrophages n’ont pas réussi à régénérer leurs membres, et ont plutôt formé des cicatrices.

Gardiner a déclaré que le travail de Godwin était une étape vers la compréhension de la régénération des membres. D’ordinaire, les salamandres ne développent pas du tout de tissu cicatriciel. Lorsqu’un humain déchire un muscle ou se fait une coupure assez profonde, endommageant le tissu conjonctif, un tissu cicatriciel se forme. Ce tissu cicatriciel n’offre pas la même fonctionnalité que la substance d’origine.

« Si je pouvais amener une salamandre à cicatriser, ce serait vraiment quelque chose », a déclaré Gardiner, car cela permettrait de faire la lumière sur le mécanisme qui rend les humains incapables de faire repousser un membre ou un organe. Les macrophages pourraient donc faire partie de l’histoire, mais pas en totalité.

Néotonie et régénération des membres

La capacité à « rester jeune » pourrait apporter un autre éclairage sur le mystère de la régénération des membres. Les salamandres mexicaines, appelées axolotls, ou Ambystoma mexicanum, sont néoténiques, ce qui signifie qu’elles conservent des caractéristiques juvéniles à l’âge adulte. C’est pourquoi les axolotls conservent des branchies à l’âge adulte, alors que d’autres espèces de salamandres ne le font pas.

Les humains possèdent eux aussi la néoténie, ce qui explique que les adultes ressemblent davantage à notre moi de bébé que ce n’est le cas chez les autres primates, et que nous prenons plus de temps à mûrir que les chimpanzés, par exemple. Il y a peut-être un lien entre la néoténie et la régénération. Gardiner note que les personnes plus jeunes semblent plus aptes à guérir que les personnes plus âgées.

En outre, des chercheurs de la Harvard Medical School ont découvert qu’un gène appelé Lin28a, qui est actif chez les animaux immatures (et les humains), mais s’éteint avec la maturité, a un rôle à jouer pour permettre aux souris de régénérer des tissus – ou du moins de faire repousser le bout de leurs orteils et de leurs oreilles. Une fois que les animaux ont dépassé l’âge de cinq semaines, ils ne sont pas parvenus à faire repousser ces parties, même lorsque la fonction de Lin28a a été stimulée. Lin28a fait partie du système de contrôle du métabolisme de l’animal – lorsqu’il est stimulé, il peut faire en sorte qu’un animal génère plus d’énergie, comme s’il était plus jeune.

Mais la nature exacte de cette connexion n’est pas encore comprise. Alors que toutes les salamandres peuvent régénérer des membres, seuls les axolotls sont néoténiques, a noté Roy.

Les salamandres, en particulier les axolotls, peuvent recruter des cellules souches pour commencer à repousser les membres, et les types de cellules qui réagissent au site d’une blessure semblent également liés au fait que les membres puissent repousser. Gardiner a réussi à faire pousser des membres supplémentaires aux salamandres en stimulant la croissance des cellules nerveuses dans un site de blessure.

« Cela peut avoir à voir avec une forte réponse immunitaire, ou la libération spécifique de certains facteurs de croissance, ou une combinaison des deux. Cela pourrait être en partie une question de biophysique : Les membres des salamandres sont beaucoup plus petits que ceux des humains ; cependant, les grenouilles ne peuvent pas régénérer leurs membres, donc ce n’est peut-être pas seulement une question de taille », a déclaré Roy.

Ce mystère en reste un – du moins pour le moment.

Article original sur Live Science.

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