Un ver entier de la lignée transgénique musculaire où les cellules musculaires brillent en vert. Crédit : Lorenzo Ricci
Les scientifiques de Harvard font passer l’étude de la régénération à un niveau supérieur en rendant les vers panthères à trois bandes transgéniques.
Coupez la tête d’un ver panthère à trois bandes et un autre prendra sa place – la bouche, le cerveau et tout. Coupez sa queue et il en poussera une autre. Coupez le ver en trois morceaux séparés et dans huit semaines, il y aura trois vers complètement formés. Coupez-le… eh bien, vous obtenez une image…
En termes simples : les vers panthères à trois bandes sont l’un des plus grands de tous les temps en matière de régénération du corps entier. C’est pourquoi les scientifiques ont commencé à étudier ce ver de la taille d’un Tic Tac afin d’apprendre comment il réussit cet exploit incroyable. Aujourd’hui, une équipe de chercheurs fait passer l’étude de ces vers au niveau supérieur en les faisant briller dans le noir.
Le travail est décrit dans un nouvel article dans Cellule de développement et est dirigé par Mansi Srivastava, professeur de biologie biologique et évolutive à Harvard qui a collecté ces vers pour la première fois en 2010 pour les utiliser comme organisme modèle.
Maintenant, les vers qui brillent dans le noir avec la lumière UV peuvent sembler fantaisistes, mais les chercheurs de l’étude expliquent que c’est loin d’être le cas.
La façon scientifique de dire cela est que les vers sont maintenant transgéniques. La transgenèse, c’est quand les scientifiques introduisent quelque chose dans le génome d’un organisme qui ne fait normalement pas partie de ce génome. “C’est un outil que les biologistes utilisent pour étudier le fonctionnement des cellules ou des tissus dans le corps d’un animal”, a déclaré Srivastava.
Le facteur glow in the dark provient de l’introduction d’un gène qui, lorsqu’il devient une protéine, émet certaines lueurs fluorescentes. Ces protéines fluorescentes brillent en vert ou en rouge et peuvent donner des cellules musculaires ou des cellules cutanées éclatantes, par exemple.
Ce que cette lueur permet ensuite de visualiser avec beaucoup plus de détails à quoi ressemblent les cellules, où elles se trouvent dans l’animal et comment elles interagissent les unes avec les autres.
Les chercheurs sont également en mesure d’ajouter ou de retirer des informations spécifiques sur le génome du ver. Ce niveau de précision – en ce qui concerne à la fois la résolution visuelle des cellules et la capacité d’ajouter au génome ou même de le modifier à leur guise – est ce qui rend la transgénèse particulièrement puissante. Il permet aux chercheurs d’étudier le mécanisme spécifique de tout processus dans un organisme.
Dans le cas des vers panthères à trois bandes, un animal marin scientifiquement connu sous le nom de ver acoel nommé Hofstenia miamia, les chercheurs peuvent faire des manipulations très précises, comme désactiver certains gènes. Cela pourrait probablement forcer le ver à commettre des erreurs en matière de régénération, comme faire pousser une queue au lieu d’une tête ou deux têtes au lieu d’une et au mauvais endroit. Cela peut en fin de compte aider les scientifiques à vraiment déterminer quels gènes sont nécessaires au ver pour effectuer sa régénération généralement parfaite de l’ensemble du corps.
Maintenant, avec la capacité de fabriquer des vers transgéniques, les chercheurs se disent très enthousiastes à l’idée d’étudier une population de cellules souches essentielles à la régénération. Les cellules sont appelées néoblastes et sont considérées comme pluripotentes, ce qui signifie qu’elles peuvent produire tout autre type de cellule chez l’animal, comme les neurones, les cellules de la peau, les cellules musculaires ou les cellules intestinales.
“Nous ne savons pas comment l’une de ces cellules se comporte réellement chez l’animal pendant la régénération”, a déclaré Srivastava. “Avoir les vers transgéniques nous permettra de regarder les cellules dans le contexte de l’animal pendant qu’il se régénère.”
Déjà, la transgénèse dans ces vers a permis aux scientifiques d’acquérir de nouvelles connaissances biologiques sur la façon dont les fibres musculaires du ver se connectent les unes aux autres et à d’autres cellules, telles que celles de la peau et de l’intestin. Les chercheurs ont vu que les cellules musculaires ont des extensions qui s’emboîtent en colonnes serrées et gardent une grille étroitement liée qui donne au ver une structure et un soutien, presque comme un squelette.
Les chercheurs souhaitent savoir ensuite si les muscles font plus que simplement maintenir les choses ensemble, mais stockent et communiquent également des informations sur ce qui doit être régénéré.
La fabrication d’une lignée de vers transgéniques prend environ huit semaines et le laboratoire Srivastava a tout prévu. Ils injectent modifié ADN en embryons qui viennent d’être fécondés. Cet ADN et ses modifications sont ensuite incorporés dans le génome des cellules au fur et à mesure de leur division. Lorsque ce ver grandira, il brillera et cette lueur sera transmise à ses enfants et à leurs enfants.
Srivastava étudie ces vers depuis une décennie depuis qu’elle en a collecté 120 aux Bermudes lorsqu’elle était chercheuse postdoctorale au Whitehead Institute. En 2015, elle a rejoint le département de biologie organique et évolutive de Harvard et a lancé un programme de recherche axé sur l’étude de la régénération et des cellules souches chez les vers panthères. Dans une étude de 2019, Srivastava et ses collègues ont découvert un certain nombre de commutateurs ADN qui semblent contrôler les gènes pour la régénération de tout le corps chez les vers.
En étudiant les vers depuis si longtemps, Srivastava et son équipe sont devenus très attachés à eux, à leurs motifs rayés et à leur comportement intrigant – de la façon dont ils s’accouplent à être des prédateurs assez voraces, voire des cannibales à l’occasion. Par exemple, s’ils n’ont pas été nourris depuis un certain temps et qu’il y en a quelques-uns dans un réservoir ensemble, ils se mordront mutuellement. La régénération est alors vraiment utile, mais s’il y a un ver beaucoup plus gros là-dedans, certains sont connus pour avaler des vers plus petits entiers.
Tout cela considéré: “Ils sont absolument charmants”, a déclaré Srivastava. « Ce sont de beaux organismes.
Référence : « Transgénèse chez le ver acoel Hofstenia miamia» par Lorenzo Ricci et Mansi Srivastava, 8 novembre 2021, Cellule de développement.
DOI : 10.1016 / j.devcel.2021.10.012
