Le secret des méduses pour régénérer leur corps

Les méduses sont des animaux qui possèdent la capacité unique de régénérer des parties de leur corps. Une équipe de chercheurs japonais a révélé les mécanismes cellulaires qui confèrent aux méduses ces « superpouvoirs ».

« Actuellement, nos connaissances en biologie sont limitées car de nombreuses études ont été développées en utilisant des souris, des mouches, des vers, des poissons…etc. comme modèles animaux. Comme il existe des millions d’espèces sur Terre, il est important d’étudier divers animaux et d’élargir nos connaissances », explique dans un communiqué Yuichiro Nakajima , professeur associé au Frontier Institute for Interdisciplinary Science Research de l’université Tohoku au Japon, et l’un des auteurs de l’étude. »

« Les méduses font partie de ces animaux aux caractéristiques biologiques intéressantes », explique Nakajima. « Par exemple, elles possèdent des cellules urticantes, appelées cnidocytes, pour capturer leurs proies. »

Les urticants

Les cellules urticantes sont appelées cnidocytes

Les méduses existent depuis plus de 500 millions d’années. Ce sont des animaux à symétrie bilatérale qui possèdent la capacité de régénérer des parties du corps – une caractéristique que la plupart des animaux plus complexes, y compris les humains, ont perdue. Ces invertébrés pourraient jouer un rôle central dans la compréhension de la biologie évolutive des animaux à symétrie bilatérale, tels que les humains.

Pour l’étude, les chercheurs ont utilisé Cladonema pacificum, une méduse du groupe des cnidaires, nommée pour ses cellules urticantes aux tentacules ramifiés. L’objectif était d’étudier le schéma spatial de la prolifération cellulaire, et son rôle au cours du développement et de la régénération des méduses, afin d’essayer d’établir la base cellulaire de ce phénomène. « Grâce à sa facilité d’entretien en laboratoire et à son taux de reproduction élevé, Cladonema est une espèce appropriée pour étudier divers aspects de la biologie des méduses », explique Nakajima.

Pour étudier le rôle de la prolifération cellulaire suite à l’absorption de nourriture dans la croissance du corps, la forme du tentacule et la régénération chez la méduse Cladonema, les chercheurs ont examiné la distribution des cellules qui jouent un rôle central dans la réplication de l’ADN pendant la division cellulaire, produisant de nouvelles cellules « filles » identiques à la cellule « mère ».

Croissance

La clé pour déchiffrer la régénération des méduses est le contrôle moléculaire de la reproduction cellulaire

Ils ont trouvé des amas spatialement différenciés de cellules en croissance au stade de méduse (phase reproductive de l’animal). Le développement cellulaire dans la partie du corps de l’animal en forme de parapluie était uniforme, tandis que dans les tentacules, il se produisait en grappes.

Après avoir stoppé l’apport de nourriture ou bloqué la prolifération cellulaire à l’aide d’un agent inhibiteur du cycle cellulaire, les chercheurs ont constaté que l’augmentation de la taille du corps avait cessé, et ils ont également observé des défauts dans le développement des tentacules, la différenciation des cellules souches en cellules urticantes et la régénération. Ces résultats suggèrent qu’une méduse adulte dans la nature possède des cellules en croissance active qui jouent un rôle dans le contrôle de la taille du corps, de la forme des tentacules et de la régénération.

Image d'un spécimen de méduse nommé 'Aequorea Macrodactyla''Aequorea Macrodactyla'

Image d’un spécimen de… méduse nommée ‘Aequorea Macrodactyla’ montrant le corps en forme de parapluie

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Aussi, les chercheurs ont constaté que, lorsque la nourriture n’était pas disponible, les méduses présentaient une diminution progressive de leur volume après 24 heures, ce qui suggère qu’elles sont sensibles à la disponibilité de la nourriture et qu’elles sont capables de s’adapter aux changements métaboliques en réponse aux conditions environnementales.

« Nous essayons actuellement de comprendre les mécanismes moléculaires du développement et de la régénération du Cladonema », explique dans le même communiqué Sosuke Fujita, étudiant en master à l’école supérieure des sciences biologiques de l’université Tohoku et premier auteur de la recherche. « Sur la base de cette étude, le contrôle moléculaire de la reproduction cellulaire est la clé pour déchiffrer la croissance et la régénération des méduses. »

Selon Nakajima, le groupe de scientifiques prévoit également d’étudier les différences entre les deux différents stades adultes de ces animaux : méduse (sexuel) et polype (asexué). « Pour cet objectif, nous identifierons les changements dans l’expression des gènes associés à différents contextes de développement et nous prévoyons d’introduire des outils génétiques pour la manipulation des gènes », conclut Nakajima.

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