Pour les hydres, de petits animaux aquatiques, la décapitation n'est qu'un léger inconvénient. Grâce à leurs extraordinaires capacités de régénération, cet événement n'est pas fatal.
Les processus génétiques à l'œuvre dans la repousse de la tête restaient jusque-là mystérieux. Pour percer ces secrets, des scientifiques ont analysé les gènes activés ou inhibés pendant la régénération, et leur régulation.
« Nous voulions comprendre ce qui se passe au niveau génomique pour ordonner aux cellules de croître ou de s'arrêter, et comment cela se compare au développement normal », explique Aiden Macias-Muñoz, biologiste évolutionniste à l'Université de Californie à Santa Barbara. Il a mené cette recherche lors de son passage à l'Université de Californie à Irvine.
Son équipe a identifié des différences clés dans la formation de la tîte lors de la régénération et du bourgeonnement, mode de reproduction asexuée propre aux hydres et à certains coraux. Certains mécanismes rappellent ceux du développement chez d'autres animaux, suggérant une origine ancienne dans le règne animal, selon Macias-Muñoz. Les résultats sont publiés le 8 décembre dans Genome Biology and Evolution.
L'hydre fait partie des cnidaires, un embranchement d'invertébrés incluant anémones de mer, coraux et méduses. Leur corps tubulaire simple présente une extrémité buccale avec tentacules et un « pied » fixateur.
Si certains animaux comme les lézards ou salamandres régénèrent des membres, l'hydre excelle : près de sa bouche, un organisateur de la tête (50 à 300 cellules) pilote sa formation. Après décapitation, un nouveau s'active pour repousse la tête ; la tête coupée peut parfois recroître un corps.
Des greffes de têtes sur corps décapités réussissent, et des fragments contenant des cellules organisatrices régénèrent un corps complet, note Macias-Muñoz.
L'équipe a comparé régénération et bourgeonnement, analysant des tissus pour identifier 298 gènes différemment exprimés, dont certains liés à l'organisateur ou à la régénération chez d'autres espèces.
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« Régénération et bourgeonnement mènent au même résultat via des trajectoires distinctes », précise Macias-Muñoz.
Ils ont étudié la chromatine, qui compacte l'ADN et protéines. « Fermée » (histones), elle bloque la lecture ; « ouverte », elle permet la transcription.
« La chromatine s'ouvre ou se ferme à des moments précis, régulait l'expression des gènes clés », ajoute-t-il.
Des régions liant des protéines développementaires chez diverses espèces indiquent une machinerie ancienne, antérieure à la divergence cnidaires-bilatiériens.
Ces découvertes interrogent : la régénération est-elle similaire chez hydre et vertébrés, ou « recâblée » différemment ?
Prochains pas : tests fonctionnels des gènes identifiés.
Étudier l'hydre éclaire les bases cellulaires de la régénération, potentiellement utiles pour les pathologies humaines.
« Cela révèle ce que les cellules peuvent accomplir et comment réparer des dysfonctionnements menant à des maladies », conclut Macias-Muñoz.
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