Pendant des générations, les scientifiques ont considéré l’incapacité de faire repousser les parties du corps perdues comme l’une des limitations fondamentales des humains et des autres mammifères. Alors que des créatures telles que les salamandres peuvent régénérer des membres entiers, les humains guérissent généralement leurs blessures en formant du tissu cicatriciel.
De nouvelles recherches du Texas A&M College of Veterinary Medicine and Biomedical Sciences (VMBS) suggèrent cependant que les capacités de régénération ne sont peut-être pas totalement absentes chez les mammifères. Au lieu de cela, ils pourraient être cachés dans la machinerie de guérison normale du corps, attendant d’être activés dans les bonnes conditions.
“Pourquoi certains animaux peuvent se régénérer et d’autres, en particulier les humains, non, c’est une grande question qui se pose depuis Aristote”, a déclaré le Dr Ken Muneoka, professeur au Département de physiologie et de pharmacologie vétérinaire (VTPP) du VMBS. “J’ai passé ma carrière à essayer de comprendre cela.”
Dans une étude publiée dans Communications naturellesMuneoka et ses collègues décrivent un nouveau traitement en deux étapes qui a permis la régénération des os, des structures articulaires et des ligaments. Bien que les tissus repoussés ne soient pas des répliques parfaites des originaux, les chercheurs pensent que cette approche pourrait éventuellement contribuer à réduire les cicatrices et à améliorer la réparation des tissus après des amputations.
Rediriger la guérison loin de la formation de cicatrices
Lorsque les mammifères sont blessés, le corps réagit généralement par une fibrose. Au cours de ce processus, les cellules fibroblastiques referment rapidement la plaie et créent du tissu cicatriciel. Bien que cette réponse aide à prévenir l’infection et d’autres dommages, elle limite également la capacité du corps à reconstruire ce qui a été perdu.
Les animaux capables de se régénérer suivent un chemin différent. Chez les salamandres, par exemple, des cellules similaires se rassemblent dans une structure appelée blastème, qui sert de base à la croissance de nouveaux tissus.
“C’est comme si ces cellules pouvaient se déplacer dans deux directions différentes”, a déclaré Muneoka. “Ils pourraient soit créer une cicatrice, soit créer un blastème. Nos recherches se sont concentrées sur la réorientation du comportement des fibroblastes déjà présents sur le site de la blessure.”
Pour explorer si la guérison des mammifères pourrait être poussée vers la régénération, l’équipe de recherche a développé un traitement qui utilise séquentiellement deux facteurs de croissance bien connus.
La première étape consistait à appliquer le facteur de croissance des fibroblastes 2 (FGF2) une fois la plaie cicatrisée. En attendant que le processus initial de guérison soit terminé, les chercheurs ont permis au corps de réagir normalement avant d’intervenir.
Selon Muneoka, l’équipe a alors « changé ce qui se passera ensuite ».
FGF2 a favorisé la formation d’une structure semblable à un blastème, ce qui ne se produit généralement pas chez les mammifères après ce type de blessure. Quelques jours plus tard, les chercheurs ont appliqué un deuxième facteur de croissance, la protéine morphogénétique osseuse 2 (BMP2), qui a incité ces cellules à commencer à construire de nouveaux tissus.
“Il s’agit en réalité d’un processus en deux étapes”, a déclaré Muneoka. “Vous éloignez d’abord les cellules des cicatrices, puis vous leur fournissez les signaux qui leur indiquent quoi construire.”
Repenser le rôle des cellules souches
L’une des découvertes les plus importantes de l’étude est que la régénération ne nécessite pas l’ajout de cellules souches extérieures au corps, une approche couramment explorée en médecine régénérative.
“Il n’est pas nécessaire d’obtenir des cellules souches et de les réintroduire”, a déclaré Muneoka. “Ils sont déjà là, il vous suffit d’apprendre comment les amener à se comporter comme vous le souhaitez.”
Le Dr Larry Suva, un autre professeur du VTPP impliqué dans l’étude, a déclaré que les résultats remettent en question les hypothèses de longue date sur ce que les cellules de mammifères sont capables de faire.
“Les cellules que nous pensions être inprogrammables le sont en fait”, a déclaré Suva. “La capacité n’est pas absente, elle est simplement obscurcie.”
Les chercheurs ont également découvert que les cellules peuvent être redirigées pour créer des structures en dehors de leur emplacement habituel. Ce processus, connu sous le nom de respécification positionnelle, constitue une partie importante du développement.
En termes pratiques, les cellules qui contribueraient normalement à former un type de tissu peuvent être chargées de reconstruire une structure différente à la suite d’une blessure.
Repousse des os, des tendons, des ligaments et des articulations
Bien que les tissus régénérés ne correspondent pas exactement à l’anatomie d’origine, les chercheurs ont réussi à restaurer toutes les principales structures qui avaient été retirées lors de l’amputation, notamment les os, les tendons, les ligaments et les tissus articulaires.
Les zones régénérées contenaient à la fois des composants squelettiques et des tissus conjonctifs disposés selon des motifs ressemblant à l’anatomie naturelle.
“Nous avons régénéré ce à quoi on s’attendrait à ce niveau de blessure”, a déclaré Muneoka. “Les structures sont là, mais pas sous une forme parfaite.”
Les résultats suggèrent également que la régénération dépend de plusieurs voies biologiques travaillant ensemble. La reconstruction des tissus semble être bien plus complexe que l’activation d’un seul mécanisme.
Avantages potentiels pour la cicatrisation des plaies
Bien que la recherche n’en soit qu’à ses débuts, les scientifiques pensent qu’elle pourrait avoir des applications pratiques bien avant qu’une régénération complète ne devienne possible.
Plutôt que de se concentrer uniquement sur le remplacement des structures manquantes, cette approche pourrait contribuer à améliorer les résultats de la guérison en réduisant la formation de cicatrices et en améliorant la réparation des tissus.
“Les gens devraient commencer à penser à utiliser ces signaux pendant le processus de guérison”, a déclaré Muneoka. “Même éloigner légèrement la réponse des cicatrices pourrait avoir de réels avantages.”
Le chemin vers les tests cliniques peut également être plus simple que pour de nombreuses thérapies expérimentales. Le BMP2 est déjà approuvé par la FDA pour certaines applications médicales, et le FGF2 est actuellement évalué dans le cadre de plusieurs essais cliniques.
Une nouvelle vision de la régénération des mammifères
L’étude s’ajoute aux preuves croissantes selon lesquelles la régénération chez les mammifères n’est peut-être pas un trait complètement perdu. Au lieu de cela, il peut s’agir d’une capacité dormante qui reste normalement inactive pendant la guérison.
“Cela change notre façon de penser à ce qui est possible”, a déclaré Suva. “Une fois que vous aurez montré que la régénération peut être activée, cela ouvrira la porte à des questions entièrement nouvelles.”
Pour Muneoka, ces questions ont motivé des décennies de recherche et disposent désormais d’un nouveau cadre prometteur.
“L’échec de la régénération chez les mammifères peut être évité”, a-t-il déclaré. “Maintenant, nous avons un modèle pour commencer à comprendre comment.”
