Quel signal limite la capacité de régénération des tissus ?

Résultats scientifiques Développement, évolution

Chez les mammifères, la capacité des tissus à se régénérer diminue drastiquement vers la fin de l’embryogenèse. Comprendre comment réactiver transitoirement le processus de régénération est un Graal pour la médecine réparatrice. Une même restriction de la régénération est observée lors du développement larvaire de la mouche drosophile. Dans une étude publiée dans PLOS Biology, les chercheurs décrivent comment le potentiel régénératif peut être découplé de la progression développementale pour faciliter la régénération des tissus chez une larve plus âgée. 

Bien que certains organismes, comme les hydres, soient dotés de capacités de régénération remarquables tout au long de leur vie, la plupart des animaux, y compris les mammifères, présentent des capacités très limitées, voire nulles de régénération et de réparation de leurs organes. Généralement, ce potentiel régénératif est présent au début du développement mais diminue progressivement au fur et à mesure que l’organisme progresse dans son développement. Malgré le besoin essentiel de comprendre comment la régénération est progressivement perdue au cours du développement pour concevoir des approches thérapeutiques visant à faciliter la régénération d'un tissu endommagé tout au long de la vie, les mécanismes impliqués dans cette perte sont en grande partie inconnus.

Les chercheurs ont tiré parti du puissant système génétique qu’est la mouche drosophile, qui comme les mammifères subit une restriction de sa capacité régénérative lors du développement. En particulier, les disques imaginaux chez la larve, précurseurs des organes adultes, peuvent se régénérer complètement s'ils sont endommagés au début du développement larvaire, mais perdent cette capacité si ces dommages sont induits vers la fin de développement larvaire. Cette étude montre que la restriction du potentiel régénératif à la fin des stades larvaires est due à la production d’une hormone stéroïdienne, l’ecdysone. En manipulant génétiquement la voie de signalisation à l’ecdysone, les chercheurs ont pu découpler les capacités de régénération de la progression du développement. En outre, ils ont montré que la production d’ecdysone déclenche une transition dans l’expression de deux facteurs de transcription appelés Chinmo et Broad: alors que Chinmo maintient un état indifférencié au début du développement, Broad active la différenciation à la fin du développement et ce changement restreint les capacités de régénération des tissus larvaires.

Ce travail identifie donc un signal développemental clé qui limite le potentiel de régénération des insectes et ouvre de nouvelles perspectives pour élucider la façon dont les programmes de transcription autorisant la régénération sont verrouillés à mesure que le développement progresse.

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Figure : Une hormone stéroïdienne, l’ecdysone, coordonne l’auto-renouvellement, la différenciation et le potentiel de régénération avec la progression du développement via la régulation de Chinmo et de Broad. Au début du développement, Chinmo réprime les programmes de différenciation tout en favorisant l’état de renouvellement dans les cellules épithéliales des disques imaginaux d’aile. Lorsque l’Ecdysone est produite, au milieu du troisième stade larvaire, broad est activé et favorise la différenciation en réprimant Chinmo et éventuellement d'autres gènes. Le passage d’un état Chinmo+ à un état Broad+ induit par l'ecdysone provoque également une restriction du potentiel de régénération.

© Karine Narbonne-Reveau & Cédric Maurange

 

Pour en savoir plus :

Developmental regulation of regenerative potential in Drosophila by ecdysone through a bistable loop of ZBTB transcription factors.
Narbonne-Reveau K, Maurange C.

PLoS Biol. 2019 Feb 11;17(2):e3000149. doi: 10.1371/journal.pbio.3000149. eCollection 2019 Feb.

Contact

Cédric Maurange
Chercheur CNRS à l'Institut de biologie du développement de Marseille (IBDM)