La Liberté

18.01.2019

UNIGE: pourquoi les hydres d'eau douce n'ont finalement qu'une tête

Une hydre d'eau douce produisant trop peu de Sp5 développe spontanément de multiples têtes. © UNIGE/Brigitte Galliot
Une hydre d'eau douce produisant trop peu de Sp5 développe spontanément de multiples têtes. © UNIGE/Brigitte Galliot


18.01.2019

La capacité de l’hydre à régénérer ou maintenir une tête unique résulte d’un équilibre subtil entre activité activatrice et inhibitrice. Cette dernière vient d’être identifiée par des chercheurs genevois.

Souvent considérée comme immortelle, l’hydre d’eau douce est dotée d’un pouvoir de régénération prodigieux, découvert par le naturaliste genevois Abraham Trembley il y a près de 300 ans.

Ce petit polype possède un centre organisateur de développement situé au niveau de la tête, et un autre localisé dans le pied. N’importe quel fragment du corps comportant quelques milliers de cellules peut régénérer l’animal entier, qui mesure près d’un centimètre.

"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, dirige la construction de la future tête", explique Brigitte Galliot, professeure au Département de génétique et évolution de l’Université de Genève (UNIGE), citée vendredi dans un communiqué de cette dernière.

Activités antagonistes

L’organisateur de tête exerce deux activités opposées, l’une activatrice et l’autre inhibitrice. La première induit la différenciation 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 d’un programme de différenciation cellulaire en trois dimensions, et donc la construction de la tête.

En l’absence de Wnt3, le programme de formation de la tête ne peut pas se dérouler. L’activité inhibitrice, produite sous le contrôle 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.

Criblage de gènes

En utilisant les résultats d’une étude effectuée par une équipe allemande sur un ver plat nommé planaire, les biologistes ont établi une stratégie 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 qui code pour une protéine appelée Sp5", détaille Matthias Vogg, 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 multiples têtes de l’hydre

"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 entre les deux activités s’établit selon la localisation et la quantité 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 autour, 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.

Contre le cancer

"Nous avons également reproduit ces résultats à partir d’hydres dont les cellules avaient été complètement dissociées les unes des autres puis réagrégées et laissées en culture: des hydres à têtes multiples se reforment entièrement en quatre à cinq jours", explique Matthias Vogg.

Ce mécanisme a été conservé au cours de l'évolution, tant chez l'hydre que chez l’humain. Chez ce dernier, 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, cette protéine pourrait constituer un traitement-candidat ciblant les cellules cancéreuses qui utilisent la voie Wnt3 pour proliférer. Ces travaux sont publiés dans la revue Nature Communications.

ats

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