Pourquoi les hydres n'ont finalement qu'une tête
Publié par Adrien le 22/01/2019 à 08:00
Source: Université de Genève
La capacité de l'Hydre à régénérer ou maintenir une tête unique résulte d'un équilibre subtil entre des activités activatrice et inhibitrice. Cette dernière vient d'être identifiée par un groupe de l'UNIGE.


Une Hydre produisant trop peu de Sp5 développe spontanément de multiples têtes. © Brigitte Galliot, UNIGE

L'Hydre d'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.) douce est capable de régénérer n'importe quelle partie de son corps pour reconstituer un individu (Le Wiktionnaire est un projet de dictionnaire libre et gratuit similaire à Wikipédia (tous deux sont soutenus par la fondation Wikimedia).) entier. Le petit polype possède un centre organisateur de développement situé au niveau de la tête, et un autre localisé dans le pied. L'organisateur de tête exerce deux activités opposées, l'une activatrice, qui provoque la différentiation de la tête, et l'autre inhibitrice, qui prévient la formation de têtes surnuméraires. Des scientifiques de l'Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission...) de Genève (UNIGE) ont découvert l'identité de l'inhibiteur, une protéine (Une protéine est une macromolécule biologique composée par une ou plusieurs chaîne(s) d'acides aminés liés entre eux par des liaisons peptidiques. En général, on parle de protéine lorsque...) appelée Sp5, et déchiffré le dialogue (Le dialogue est une communication entre deux ou plusieurs personnes ou groupes de personnes. Il doit y avoir au minimum un émetteur et un récepteur. Une...) entre ces deux activités antagonistes qui permet de maintenir un corps adulte à une seule tête et d'organiser une réponse de régénération appropriée. Publiée dans la revue Nature Communications, leur étude souligne que ce mécanisme a été conservé au cours de l'évolution, tant chez l'Hydre que l'humain. Sp5 pourrait donc être un excellent candidat à tester comme inhibiteur des tumeurs humaines dont la voie activatrice est le moteur (Un moteur (du latin mōtor : « celui qui remue ») est un dispositif qui déplace de la matière en apportant de la puissance. Il effectue ce travail à partir...) de prolifération.

Souvent considérée comme immortelle, l'Hydre d'eau douce est dotée d'un pouvoir de régénération prodigieux, découvert par le naturaliste (Le mot naturaliste fait référence au domaine des sciences naturelles. L'adjectif qualifie une personne ou un groupe (association, société savante.. )) genevois Abraham Trembley il y a près de 300 ans. N'importe quel fragment du corps comportant quelques milliers de cellules peut régénérer l'animal (Un animal (du latin animus, esprit, ou principe vital) est, selon la classification classique, un être vivant hétérotrophe, c’est-à-dire qu’il se...) entier, qui mesure près d'un centimètre (Un centimètre (symbole cm) vaut 10-2 = 0,01 mètre.). "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 (L'architecte est le professionnel du bâtiment dont la fonction est de concevoir et de diriger la réalisation d'une œuvre d'architecture pour le compte d'un propriétaire qui peut être un particulier, une...), dirige la construction de la future tête", explique Brigitte Galliot, professeure au Département de génétique (La génétique (du grec genno γεννώ = donner naissance) est la science qui étudie l'hérédité et les gènes.) et évolution de la Faculté des sciences de l'UNIGE.

Comment le dialogue entre yin et yang s'établit

L'organisateur de tête exerce deux activités opposées, l'une activatrice et l'autre inhibitrice. La première induit (L'induit est un organe généralement électromagnétique utilisé en électrotechnique chargé de recevoir l'induction de l'inducteur et de la transformer en électricité (générateur) ou en force...) la différentiation de cellules souches en cellules spécialisées de la tête. L'activateur est un facteur de croissance appelé Wnt3, dont l'action permet la mise en route (Le mot « route » dérive du latin (via) rupta, littéralement « voie brisée », c'est-à-dire creusée dans la roche, pour ouvrir le chemin.) d'un programme de différenciation cellulaire en trois dimensions (Dans le sens commun, la notion de dimension renvoie à la taille ; les dimensions d'une pièce sont sa longueur, sa largeur et sa profondeur/son épaisseur, ou...), qui permet la construction de la tête. En l'absence de Wnt3, le programme de formation de la tête ne peut donc pas se dérouler. L'activité (Le terme d'activité peut désigner une profession.) inhibitrice, produite sous le contrôle (Le mot contrôle peut avoir plusieurs sens. Il peut être employé comme synonyme d'examen, de vérification et de maîtrise.) de l'activité activatrice, prévient quant à elle la formation de têtes surnuméraires. "Ces deux activités antagonistes établissent un dialogue entre elles, mais nous ne connaissions ni l'identité de l'inhibiteur ni la nature de ce dialogue", précise la biologiste (Sur les autres projets Wikimédia :).

En utilisant les résultats d'une étude effectuée par une équipe allemande sur un ver (Les vers constituent un groupe très hétérogène d'animaux invertébrés qui partagent une caractéristique commune, à savoir un corps mou, flexible, de forme allongée et ne comportant...) plat nommé planaire (Les planaires sont des vers plats libres nageurs ou rampants. Des espèces vivent en mer, d'autres en eau douce, jusque dans les sols très humides.), les biologistes ont établi une stratégie (La stratégie - du grec stratos qui signifie « armée » et ageîn qui signifie « conduire » - est :) 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 s'agit d'un gène (Un gène est une séquence d'acide désoxyribonucléique (ADN) qui spécifie la synthèse d'une chaîne de polypeptide ou d'un acide...) qui code pour une protéine appelée Sp5", détaille Matthias Vogg, chercheur (Un chercheur (fem. chercheuse) désigne une personne dont le métier consiste à faire de la recherche. Il est difficile de bien cerner le métier de chercheur tant les domaines de...) au Département de génétique et évolution de la Faculté des sciences de l'UNIGE et premier auteur de l'étude. Les scientifiques ont ensuite démontré que Sp5 se lie sur la région régulatrice du gène qui code pour Wnt3, en bloque l'expression et donc la formation de la tête.

Les sept têtes de l'Hydre d'eau douce

Comment fonctionne le dialogue entre la voie activatrice et l'inhibiteur ? "Nous avons quantifié l'expression des gènes codant pour Wnt3 et Sp5 dans différents endroits du corps d'hydres intactes ou amputées, et découvert qu'une boucle de régulation (Le terme de régulation renvoie dans son sens concret à une discipline technique, qui se rattache au plan scientifique à l'automatique.) entre les deux activités s'établit selon la localisation et la quantité (La quantité est un terme générique de la métrologie (compte, montant) ; un scalaire, vecteur, nombre d’objets ou d’une autre manière de dénommer la valeur d’une...) de chaque gène exprimé", note Brigitte Galliot. Ainsi, chez l'animal intact, le facteur de croissance Wnt3 sera surtout présent au sommet de la tête, tandis que Sp5 sera principalement actif dans la région tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne à 31 espèces d'oiseaux qui, soit appartiennent au genre Accipiter, soit constituent les 5 genres...), pour prévenir l'apparition d'autres têtes.

Lorsque les chercheurs bloquent l'expression 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 (La bouche (encore dénommée cavité buccale ou cavité orale) est l'ouverture par laquelle la nourriture d'un animal entre dans son corps. Le mot gueule s'utilise aussi, mais avec un sens familier voire...). "Nous avons également reproduit ces résultats à partir d'hydres dont les cellules avaient été complètement (Le complètement ou complètement automatique, ou encore par anglicisme complétion ou autocomplétion, est une fonctionnalité informatique permettant à l'utilisateur de limiter la quantité...) dissociées les unes des autres puis réagrégées et laissées en culture (La définition que donne l'UNESCO de la culture est la suivante [1] :): des hydres à têtes multiples se reforment entièrement en quatre à cinq jours (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la période entre deux nuits, pendant laquelle les rayons du Soleil éclairent le ciel. Son début (par rapport à minuit heure locale) et sa durée...)", explique Matthias Vogg.

Chez l'humain, la voie de signalisation cellulaire stimulée par Wnt3 est surtout active durant le développement embryonnaire, ainsi que dans différents types de tumeurs chez l'adulte. Si l'effet inhibiteur de Sp5 se confirme dans notre espèce (Dans les sciences du vivant, l’espèce (du latin species, « type » ou « apparence ») est le taxon de base de la systématique....), cette protéine pourrait constituer un traitement-candidat ciblant les cellules cancéreuses qui utilisent la voie Wnt3 pour proliférer.
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