Comment les méduses régénèrent leurs tentacules fonctionnels en quelques jours

D'une taille d'environ la taille d'un ongle d'auriculaire, l'espèce de méduse Cladonema peut régénérer un tentacule amputé en deux à trois jours, mais comment ? La régénération des tissus fonctionnels chez toutes les espèces, y compris les salamandres et les insectes, repose sur la capacité à former un blastème, un amas de cellules indifférenciées capables de réparer les dommages et de se développer jusqu'à former l'appendice 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 manière dont elles forment le blastème critique reste jusqu'à présent un mystère.

Une équipe de recherche basée au Japon a révélé que des cellules prolifératives de type tige, 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 contribuent à former le blastème.

Les résultats ont été publiés dans Biologie PLOS.

“Il est important de noter que ces cellules prolifératives ressemblant à des tiges dans le blastème sont différentes des cellules souches résidentes localisées dans le tentacule”, a déclaré l'auteur correspondant Yuichiro Nakajima, maître de conférences à la Graduate School of Pharmaceutical Sciences de l'Université de Tokyo. “Les cellules prolifératives spécifiques à la réparation contribuent principalement à l'épithélium, la fine couche externe, du tentacule nouvellement formé.”

Selon Nakajima, les cellules souches résidentes qui existent dans et à proximité du tentacule sont responsables de la génération de toutes les lignées cellulaires pendant l'homéostasie et la régénération, ce qui signifie qu'elles maintiennent et réparent toutes les cellules nécessaires au cours de la vie de la méduse. 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.

Selon le premier auteur Sosuke Fujita, chercheur postdoctoral dans le même laboratoire que Nakajima à la Graduate School of Pharmaceutical Sciences, cette découverte explique comment les chercheurs comprennent comment la formation du blastème diffère selon les différents groupes d'animaux.

“Dans cette étude, notre objectif était d'aborder le mécanisme de formation du blastème, en utilisant le tentacule de la méduse cnidaire Cladonema comme modèle régénératif chez les non-bilatériens, ou chez les animaux qui ne se forment pas bilatéralement – ou gauche-droite – pendant le développement embryonnaire.” Fujita a déclaré, expliquant que le travail peut fournir un aperçu d'une perspective évolutive.

Les salamandres, par exemple, sont des animaux bilatériens capables de régénérer leurs membres. Leurs membres contiennent des cellules souches limitées à des besoins spécifiques de type cellulaire, un processus qui semble fonctionner de la même manière que les 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 des salamandres bilatérales, nous pouvons supposer que la formation de blastème par des cellules prolifératives spécifiques à la réparation est une caractéristique commune acquise indépendamment pour la régénération complexe d'organes et d'appendices au cours de l'évolution animale”, Fujita dit.

Les origines cellulaires des cellules prolifératives spécifiques à la réparation observées dans le blastème restent cependant floues, et les chercheurs affirment que les outils actuellement disponibles pour enquêter sur les origines sont trop limités pour élucider la source de ces cellules ou pour identifier d'autres cellules ressemblant à des tiges. cellules.

“Il serait essentiel d'introduire des outils génétiques permettant le traçage de lignées cellulaires spécifiques et la manipulation du Cladonema”, a déclaré Nakajima. “En fin de compte, comprendre les mécanismes de formation du blastème chez les animaux régénératifs, y compris les méduses, pourrait nous aider à identifier les composants cellulaires et moléculaires qui améliorent nos propres capacités de régénération.”