Si vous coupez la jambe d'une salamandre, elle repousse. Les humains, cependant, ne peuvent pas gérer l'astuce. Les raisons sont loin d'être simples et, dans une certaine mesure, restent un peu mystérieuses.
"Nous régénérons vraiment très bien; notre épiderme, par exemple", a déclaré à David Science David Gardiner, professeur de biologie du développement et des cellules à l'Université de Californie à Irvine, en faisant référence à la couche supérieure de la peau. "Notre doublure intestinale, nous pouvons régénérer des morceaux. Mais nous ne régénérons pas ces structures plus complexes."
Gardiner étudie la régénération de la salamandre depuis des décennies, à la recherche du mécanisme sous-jacent de la superpuissance. La régénération humaine, a-t-il dit, est probablement encore à venir, mais pas trop loin - il est possible qu'un de ses étudiants diplômés ou chercheurs postdoctoraux actuels le fasse craquer, et la régénération des membres fera partie de la boîte à outils médicale.
C'est parce que, en théorie, la repousse d'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 en raison du processus de guérison qui régénère les cellules de la peau. Il est également possible pour les humains de régénérer le bout des doigts même si les cellules sous les ongles sont encore intactes. Les os se tricoteront ensemble si vous rejoignez les pièces, par exemple, avec une vis ou un plâtre. Les foies humains peuvent également se développer pour remplir l'espace et reconstruire une partie de la structure endommagée.
Cultiver un membre entier
Mais la régénération des membres (comme le font les salamandres) ne se limite pas au remplacement des tissus. Pour qu'un membre se régénère, vous avez besoin d'os, de muscles, de vaisseaux sanguins et de 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 les vaisseaux sanguins et même les nerfs", a déclaré Gardiner. "Mais tout le bras ne peut pas."
Stéphane Roy, directeur du laboratoire de régénération tissulaire chez les vertébrés de l'Université de Montréal, a souligné que la peau, le foie et les os ne se régénèrent pas au même titre que les salamandres.
"Les humains ne peuvent remplacer que la couche superficielle de la peau (qui est en fait un processus continu appelé homéostasie)", a-t-il déclaré dans un e-mail. "La plupart de la poussière dans une maison est constituée de cellules de peau morte que nous avons perdues."
"Le foie est également très différent de la régénération des membres dans les salamandres", a déclaré Roy. "La régénération du foie est vraiment une hyperplasie compensatoire, ce qui signifie que ce qui reste augmentera de taille pour compenser ce qui est perdu." Ainsi, le tissu hépatique qui s'y trouve grossira, mais si tout le foie était perdu, il ne pourrait pas se régénérer.
"Ce qui a été perdu ne repoussera pas, et vous ne pouvez donc pas réamputer le foie, contrairement aux membres d'une salamandre, qui peuvent être amputés plusieurs fois et chaque fois qu'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 quelques informations génétiques, un embryon humain se transforme en une personne complète en neuf mois. Il y a donc une capacité limitée à faire repousser les choses, et cela a un sens évolutif - les humains doivent pouvoir 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 environ 360 millions d'années. "Il n'y a pas de gènes spéciaux pour la régénération", a déclaré Gardiner. "Il y a ces étapes qu'ils traversent et au moins une de ces étapes ne fonctionne pas chez les humains."
Pour faire repousser un membre, les cellules ont besoin de savoir où elles se trouvent - sont-elles au bout même d'un membre par les doigts, ou sont-elles au niveau de l'articulation du coude? - et ils doivent construire les bonnes structures dans le bon ordre. Les salamandres possèdent certains gènes qui sont "désactivés" chez l'homme, a déclaré Gardiner. Peut-être que ces gènes permettent la régénération, ou au moins aident à contrôler le processus. Quelque chose dans le passé évolutif des humains a choisi de ne pas exprimer ces gènes comme le font les salamandres. Personne ne sait ce que c'était, a-t-il dit.
En 2013, un scientifique australien, James Godwin, à l'Université Monash a peut-être résolu une partie de ce mystère. Il a découvert que les cellules, appelées macrophages, semblent empêcher l'accumulation de tissu cicatriciel dans les salamandres. Les macrophages existent chez d'autres animaux, y compris les humains, et font partie du système immunitaire. Leur fonction est d'arrêter les infections et de provoquer une inflammation, ce qui est le signal pour le reste du corps 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. Normalement, les salamandres ne développent pas du tout de tissu cicatriciel. Lorsqu'un humain déchire un muscle ou obtient une coupe suffisamment profonde, endommageant le tissu conjonctif, des tissus cicatriciels se forment. Ce tissu cicatriciel n'offre pas les mêmes fonctionnalités que les trucs originaux.
"Si je pouvais faire cicatriser une salamandre, ce serait vraiment quelque chose", a déclaré Gardiner, car cela mettrait en lumière 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 tout.
Néotonie et régénération des membres
La capacité de «rester jeune» peut ajouter un autre aperçu du mystère de la régénération des membres. Salamandres mexicaines, appelées axolotls, ou Ambystoma mexicanum, sont néoténiques, ce qui signifie qu'ils conservent les caractéristiques juvéniles à l'âge adulte. C'est pourquoi les axolotls retiennent les branchies à mesure qu'ils mûrissent, contrairement aux autres espèces de salamandres.
Les humains possèdent également une néoténie, ce qui explique pourquoi les adultes ressemblent davantage à notre bébé que ceux des autres primates, et pourquoi nous prenons plus de temps à mûrir que, disons, les chimpanzés. Il y a peut-être un lien avec la néoténie et la régénération. Gardiner note que les plus jeunes semblent mieux guérir que les plus âgés.
De plus, 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 qui s'arrête à maturité, a un rôle à jouer pour permettre aux souris de régénérer les tissus - ou du moins de repousser les pointes de leurs orteils et leurs oreilles. Une fois que les animaux avaient plus de 5 semaines, ils n'ont pas pu repousser ces parties, même lorsque la fonction 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 la connexion n'est pas encore comprise. Alors que toutes les salamandres peuvent régénérer les 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 de la plaie semblent également liés à la possibilité de repousse des membres. Gardiner a réussi à obtenir des salamandres pour développer des membres supplémentaires en stimulant la croissance des cellules nerveuses dans un site de plaie.
"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 de la salamandre sont beaucoup plus petits que les humains; cependant, les grenouilles ne peuvent pas régénérer leur membres, donc ce n'est peut-être pas seulement une question de taille ", a déclaré Roy.
Ce mystère reste un - au moins pour l'instant.
Article original sur Live Science.
