En étudiant un gène commun à trois espèces très différentes – les axolotls, les souris et le poisson zèbre – les scientifiques ont découvert le potentiel d’une nouvelle thérapie génique visant à terme à faire repousser les membres chez l’homme, selon une nouvelle étude publiée cette semaine.
« Cette recherche importante a réuni trois laboratoires travaillant sur trois organismes pour comparer la régénération », a déclaré Josh Currie, professeur adjoint de biologie à Wake Forest, dont le laboratoire étudie la salamandre axolotl mexicaine. « Cela nous a montré qu'il existe des programmes génétiques universels et unificateurs qui stimulent la régénération de types d'organismes très différents, des salamandres, des poissons zèbres et des souris. »
La recherche, dont les résultats apparaissent dans les Actes de l'Académie nationale des sciences, comprenait David A. Brown, un chirurgien plasticien qui étudie la régénération des doigts chez la souris à l'Université Duke, et Kenneth D. Poss, qui étudie la régénération des nageoires du poisson zèbre à l'Université du Wisconsin-Madison.
Chaque année, dans le monde, plus d'un million d'amputations de membres sont dues à des maladies vasculaires telles que le diabète, des blessures traumatiques, le cancer ou des infections, selon les statistiques annuelles sur la charge mondiale de morbidité. Ce nombre devrait augmenter avec le vieillissement de la population et l’augmentation des diagnostics de diabète.
Ce défi imminent a inspiré Brown, Currie et Poss à rechercher un traitement au-delà des prothèses, quelque chose qui pourrait remplacer les sens complexes et la motricité d'un membre réel.
Ils auraient peut-être trouvé un début de solution dans ce qu'on appelle les gènes SP, que les scientifiques ont découverts comme essentiels à la régénération des membres et partagés par la souris, le poisson zèbre et l'axolotl.
Une thérapie compense le gène manquant
Les scientifiques ont choisi d’étudier ces trois animaux pour des raisons précises :
- Le axolotl excelle dans la régénération, avec la capacité de faire repousser des membres complets ; queues, y compris la moelle épinière ; parties du cœur, du cerveau, du foie, des poumons et de la mâchoire.
- Poisson zèbre offrent l'un des meilleurs modèles pour la régénération des appendices car leurs nageoires caudales repoussent rapidement et ont une capacité de repousse illimitée. Le poisson zèbre peut également régénérer son cœur, sa moelle épinière, son cerveau, sa rétine, ses reins et son pancréas.
- Souris représentent des mammifères comme les humains, et ils peuvent déjà régénérer le bout de leurs doigts. Les humains peuvent également repousser le bout de leurs doigts lorsqu’une blessure préserve le lit de l’ongle. Cela permet la repousse de la chair, de la peau et des os.
Currie a déclaré qu'une fois que les scientifiques ont déterminé que l'épiderme régénérateur, ou la peau, des trois espèces exprimait les gènes SP SP6 et SP8, ils ont entrepris de tester le rôle de ces gènes et leur fonctionnement.
Doctorat en biologie. L'étudiant Tim Curtis Jr. a contribué à la recherche dans le laboratoire de Currie, avec l'aide d'Elena Singer-Freeman, étudiante de premier cycle, boursière Goldwater et diplômée 2025 en biochimie et biologie moléculaire de Wake Forest.
Émuler les capacités des gènes de salamandre
Chez les salamandres, SP8 fait le travail de régénération des membres. Grâce à la technologie d'édition de gènes CRISPR, le laboratoire de Currie a supprimé SP8 du génome de l'axolotl. Sans SP8, l’axolotl ne pourrait pas régénérer correctement les os des membres ; un résultat similaire s'est produit avec les chiffres de la souris manquant SP6 et SP8.
Fort de ces informations, le laboratoire de Brown a utilisé un activateur de régénération tissulaire trouvé chez le poisson zèbre pour développer une thérapie génique virale.
Cette thérapie a délivré une molécule sécrétée appelée FGF8, un gène qui est généralement activé par SP8, pour favoriser la repousse des os des doigts et restaurer partiellement les effets régénérateurs des gènes SP manquants chez la souris.
Les membres humains ne possèdent pas ce genre de pouvoir régénérateur – mais ils le pourraient un jour, grâce à une thérapie qui imite les capacités des gènes SP.
Nous pouvons utiliser cela comme une sorte de preuve de principe selon laquelle nous pourrions être en mesure de fournir des thérapies pour remplacer ce style régénérateur d'épiderme dans la repousse des tissus chez l'homme.
Josh Currie, professeur adjoint de biologie à Wake Forest
Construire les bases des thérapies humaines
Bien qu'il faudra beaucoup plus de recherches pour appliquer les résultats des chiffres de la souris aux membres humains, Currie a qualifié cette étude de fondamentale dans la recherche de thérapies pour faire repousser les membres après une blessure ou une maladie.
« Les scientifiques recherchent de nombreuses solutions pour remplacer les membres, notamment les échafaudages issus de la bio-ingénierie et les thérapies à base de cellules souches », a expliqué Currie. « L'approche de thérapie génique dans cette étude est une nouvelle voie qui peut compléter et potentiellement augmenter ce qui sera sûrement une solution multidisciplinaire pour régénérer un jour les membres humains. »
Il a déclaré que la décision de collaborer entre scientifiques étudiant des animaux aussi différents avait fait toute la différence dans cette recherche.
« Souvent, les scientifiques travaillent dans leurs silos : nous travaillons uniquement sur l'axolotl, ou nous travaillons uniquement sur la souris, ou simplement sur le poisson », a déclaré Currie. « Une caractéristique vraiment remarquable de cette recherche est que nous travaillons sur tous ces différents organismes. C'est vraiment puissant, et c'est quelque chose que j'espère que nous verrons davantage sur le terrain. »
