Pouvoir régénératif révélé : les tentacules de méduse se régénèrent en quelques jours

Patrick Lesggie

Une nouvelle étude révèle comment les méduses Cladonema peuvent faire repousser leurs tentacules en seulement quelques jours, mettant en lumière le rôle des cellules prolifératives uniques semblables à des cellules souches dans ce processus régénératif rapide. Cette percée offre des aperçus sur des processus de régénération similaires chez d’autres espèces.

Des scientifiques japonais ont découvert que les méduses Cladonema régénèrent leurs tentacules à l’aide de cellules prolifératives semblables à des cellules souches, offrant de nouvelles perspectives sur le processus de formation du blastème et ses parallèles évolutifs chez d’autres espèces, comme les salamandres.

D’une taille d’environ celle d’un ongle de doigt, l’espèce de méduse Cladonema peut régénérer un tentacule amputé en deux à trois jours — mais comment ? La régénération de tissus fonctionnels à travers les espèces, y compris les salamandres et les insectes, repose sur la capacité à former un blastème, un amas de cellules non différenciées qui peuvent réparer les dommages et pousser pour former le membre manquant. Les méduses, ainsi que d’autres cnidaires tels que les coraux et les anémones de mer, présentent de grandes capacités de régénération, mais la façon dont elles forment le blastème essentiel est restée un mystère jusqu’à présent.

Une équipe de recherche japonaise a révélé que des cellules prolifératives semblables à des cellules souches — qui se développent et se divisent activement mais ne se différencient pas encore en types de cellules spécifiques — apparaissent sur le site de la blessure et aident à former le blastème.

Les résultats ont été publiés le 21 décembre dans la revue scientifique PLOS Biology.

Modèle émergent de méduse Cladonema

La méduse Cladonema pacificum présente des tentacules ramifiés qui peuvent se régénérer robustement après une amputation. Crédit : Sosuke Fujita, Université de Tokyo

« Il est important de noter que ces cellules prolifératives semblables à des cellules souches dans le blastème sont différentes des cellules souches résidentes localisées dans le tentacule », a déclaré l’auteur correspondant Yuichiro Nakajima, chargé de cours à l’École supérieure des sciences pharmaceutiques de l’Université de Tokyo. « Les cellules prolifératives spécifiques à la réparation contribuent principalement à l’épithélium — la fine couche externe — du nouveau tentacule formé. »

Les cellules souches résidentes qui existent dans et près du tentacule sont responsables de la génération de toutes les lignées cellulaires lors de l’homéostasie et de la régénération, ce qui signifie qu’elles maintiennent et réparent les cellules nécessaires au cours de la vie de la méduse, selon Nakajima. Les cellules prolifératives spécifiques à la réparation n’apparaissent qu’au moment de la blessure.

« Ensemble, les cellules souches résidentes et les cellules prolifératives spécifiques à la réparation permettent une régénération rapide du tentacule fonctionnel en quelques jours », a déclaré Nakajima, notant que les méduses utilisent leurs tentacules pour chasser et se nourrir.

Deux populations de cellules prolifératives similaires à des cellules souches dans la régénération du tentacule

Les cellules souches résidentes (vert) et les cellules prolifératives de réparation spécifiques (rouge) contribuent à la régénération des tentacules chez Cladonema. Crédit : Sosuke Fujita, Université de Tokyo

Cette découverte permet de mieux comprendre comment les chercheurs comprennent les différences dans la formation du blastème parmi les différents groupes d’animaux, selon l’auteur principal Sosuke Fujita, chercheur postdoctoral dans le même laboratoire que Nakajima à l’École supérieure des sciences pharmaceutiques.

« Dans cette étude, notre objectif était de cerner le mécanisme de formation du blastème, en utilisant le tentacule de la méduse cnidaire Cladonema en tant que modèle de régénération chez les non-bilatériens, ou animaux qui ne forment pas de bilatéralement — ou de gauche à droite — pendant le développement embryonnaire », a expliqué Fujita, ajoutant que le travail peut apporter un éclairage d’un point de vue évolutif.

Les salamandres, par exemple, sont des animaux bilatériens capables de régénérer des membres. Leurs membres contiennent des cellules souches restreintes aux besoins spécifiques de types de cellules, un processus qui semble opérer de manière similaire aux cellules prolifératives spécifiques à la réparation observées chez les méduses.

« Étant donné que les cellules prolifératives spécifiques à la réparation sont analogues aux cellules souches restreintes des membres de salamandres bilatériens, nous pouvons supposer que la formation du blastème par les cellules prolifératives spécifiques à la réparation est une caractéristique commune acquise de manière indépendante pour la régénération d’organes et d’appendices complexes au cours de l’évolution animale », a déclaré Fujita.

Régénération du tentacule de méduse

À 72 heures après l’amputation, le tentacule en régénération de Cladonema est pleinement fonctionnel. Crédit : Sosuke Fujita, Université de Tokyo

Cependant, les origines cellulaires des cellules prolifératives spécifiques à la réparation observées dans le blastème restent floues, et les chercheurs soulignent que les outils actuellement disponibles pour étudier leurs origines sont trop limités pour élucider la source de ces cellules ou pour identifier d’autres cellules similaires à des cellules souches.

« Il serait essentiel d’introduire des outils génétiques permettant d’effectuer un suivi des lignées cellulaires spécifiques et de les manipuler chez Cladonema », a déclaré Nakajima. « En fin de compte, comprendre les mécanismes de formation du blastème chez les animaux régénératifs, y compris les méduses, peut nous aider à identifier les composants cellulaires et moléculaires qui améliorent nos propres capacités régénératives ».

La recherche est soutenue par des subventions de la Japan Society for the Promotion of Science KAKENHI, de l’Agence japonaise de science et de technologie, de l’Agence japonaise pour la recherche médicale et le développement, et du programme de recherche collaborative de l’Institut national japonais de biologie de base.