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Cette découverte, publiée cette semaine dans Proceedings of the National Academy of Sciences, répond à la question de longue date de savoir pourquoi la régénération de la queue est parfaite chez la salamandre et imparfaite chez le lézard, et peut servir de tremplin pour comprendre pourquoi les souris ne peuvent pas du tout régénérer leur queue.

« Le modèle animal traditionnel pour la régénération est la salamandre », a déclaré l’auteur principal Thomas P. Lozito, Ph.D., professeur adjoint au département de chirurgie orthopédique de Pitt, au centre d’ingénierie cellulaire et moléculaire et à l’institut McGowan de médecine régénérative. « Les salamandres peuvent régénérer une grande variété de tissus – cerveau, cœur, parties de leurs yeux, membres, queue – mais elles ont des classes entières de types de molécules et de tissus que l’on ne trouve tout simplement pas chez les mammifères, si bien que nous n’avons pas vraiment pu appliquer à l’homme une grande partie de ce que nous avons découvert chez la salamandre. »

Selon Lozito, si l’objectif est de transposer la recherche sur la régénération à des espèces non régénératrices comme l’homme, le lézard est un bien meilleur modèle que la salamandre. Les lézards sont les plus proches parents des mammifères qui peuvent régénérer un appendice, et ils ont un génome et une biochimie similaires. Mais les lézards ne peuvent pas du tout régénérer les membres perdus, et leurs queues régénérées sont beaucoup plus simples que les originaux.

« Vous pouvez facilement reconnaître un lézard avec une queue régénérée », a déclaré Lozito. « Il n’y a rien de correct. Les écailles sont différentes ; le motif de couleur est différent, et puis quand vous regardez à l’intérieur de la queue, tous les tissus sont différents. Il n’y a pas d’os ; le squelette est complètement cartilagineux, juste des tubes dans des tubes. »

Comprendre ce qui sépare la régénération parfaite chez la salamandre de la régénération imparfaite chez le lézard jette les bases pour combler le fossé avec les espèces non régénératrices, a déclaré Lozito.

Le lézard de choix de Lozito est le gecko pleureur, qui possède plusieurs propriétés intéressantes, notamment une grande tolérance à la transplantation.

Cette caractéristique a permis à son équipe de prélever des cellules souches neurales – les précurseurs naissants des neurones et de la glie, les cellules non neuronales qui les entourent – de la salamandre et de les insérer dans le moignon de la queue en régénération du lézard. L’objectif était de voir ce qui freine la régénération de la queue chez le lézard : l’environnement biochimique ou les cellules souches natives du lézard.

Ils ont constaté que les cellules souches de salamandre transplantées conservaient leur capacité à se différencier en plusieurs types de cellules, dont les neurones. En revanche, les cellules souches neurales du lézard ne pouvaient devenir que des cellules gliales, qui ne traitent pas les messages qui dirigent les mouvements et les sensations.

« C’était une bonne surprise », a déclaré l’auteur principal Aaron Sun, Ph.D., un stagiaire médecin-scientifique de Pitt qui a effectué une partie de ses recherches dans le laboratoire de Lozito. « Et cela montre que les processus de régénération sont peut-être encore quelque peu conservés. »

Mais l’observation la plus surprenante, selon Sun, est peut-être que les « cellules souches neurales » traditionnellement décrites et qui conduisent la régénération chez le lézard ne sont pas du tout de « vraies » cellules souches neurales. Bien qu’elles cochent de nombreuses cases classiques, il leur manque une caractéristique déterminante : la capacité de faire jaillir une diversité de types de cellules.

Ceci explique pourquoi il n’y a pas de régénération parfaite de la queue chez le lézard, a déclaré Lozito. Les cellules souches neurales ne peuvent pas produire les différents types de cellules qui seraient nécessaires pour recréer les asymétries de la moelle épinière d’origine, ce qui entrave le développement des vertèbres osseuses.

« La moelle épinière est le maître régulateur de la régénération de la queue, et ces différences que nous observons entre les queues de lézard et de salamandre sont dues à des différences de qualité des cellules souches », a déclaré Lozito. « Tout est dû aux cellules souches neurales »

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