Une étude inter-espèces a identifié les gènes clés qui régissent la régénération, révélant une voie potentielle vers l'induction de la repousse des membres chez l'homme.
Les scientifiques étudiant un gène partagé chez trois animaux très différents, les axolotls, les souris et le poisson zèbre, ont découvert une voie possible vers une future thérapie génique qui pourrait aider les humains à faire repousser les membres perdus. Les résultats ont été publiés 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 se concentre sur 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, comme les salamandres, le poisson zèbre et les souris."
L'étude, publiée dans leActes de l'Académie nationale des sciences, impliquait également David A. Brown, un chirurgien plasticien de l'Université Duke qui étudie la repousse des doigts chez la souris, et Kenneth D. Poss de l'Université du Wisconsin-Madison, qui étudie la régénération des nageoires du poisson zèbre.
Dans le monde, plus d'un million d'amputations surviennent chaque année en raison de maladies telles que le diabète, les blessures traumatiques, le cancer et les infections, selon les données de la charge mondiale de morbidité. Ce nombre devrait augmenter à mesure que la population vieillit et que le diabète devient plus courant.
En réponse, les chercheurs explorent des options allant au-delà des prothèses, visant à restaurer les fonctions sensorielles et motrices des membres naturels.
Leurs travaux mettent en évidence un groupe de gènes appelés gènes SP, qui semblent jouer un rôle central dans la régénération et sont partagés entre les souris, le poisson zèbre et les axolotls.
Une thérapie compense le gène manquant
Chacun des trois animaux a été sélectionné pour ses capacités de régénération uniques.
- Les axolotls peuvent repousser des membres entiers, ainsi que des queues comprenant la moelle épinière et des parties d'organes tels que le cœur, le cerveau, le foie, les poumons et la mâchoire.
- Le poisson zèbre est un autre modèle puissant. Leurs nageoires caudales repoussent rapidement et peuvent le faire à plusieurs reprises sans perdre cette capacité. Ils peuvent également régénérer le cœur, la moelle épinière, le cerveau, la rétine, les reins et le pancréas.
- Les souris, plus proches des humains, peuvent régénérer le bout de leurs doigts. Les humains partagent une capacité similaire, car le bout des doigts peut repousser si le lit de l’ongle reste intact, permettant ainsi à la peau, aux os et aux tissus mous de revenir.
Currie a expliqué que les chercheurs ont découvert l'épiderme régénérateur, ou la peau, dans les troisespècesproduit deux gènes clés, SP6 et SP8. Ils ont ensuite étudié le fonctionnement de ces gènes.
Doctorat en biologie. L’étudiant Tim Curtis Jr. a contribué aux travaux dans le laboratoire de Currie, aux côtés 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, le SP8 est essentiel à la repousse des membres. Grâce à l’édition génétique CRISPR, l’équipe de Currie a supprimé SP8 du génome de l’axolotl. Sans cela, les animaux ne parvenaient pas à régénérer correctement les os des membres. Les souris manquant à la fois de SP6 et de SP8 présentaient des défauts similaires dans la repousse des chiffres.
S’appuyant sur ces résultats, le laboratoire de Brown a utilisé un activateur lié à la régénération identifié chez le poisson zèbre pour créer une thérapie génique virale.
Le traitement délivre du FGF8, une molécule normalement activée par SP8, pour favoriser la repousse osseuse des doigts de la souris. Cette approche a partiellement restauré la capacité de régénération même lorsque les gènes SP d'origine étaient absents.
Bien que les humains ne possèdent pas naturellement ce niveau de capacité de régénération, les résultats suggèrent qu’il pourrait un jour être possible d’imiter ces voies génétiques.
"Nous pouvons utiliser cela comme une sorte de preuve de principe selon laquelle nous pourrions être en mesure de proposer des thérapies pour remplacer ce style régénérateur d'épiderme dans les tissus en régénération chez l'homme", a expliqué Currie.
Construire les bases des thérapies humaines
De nombreuses recherches supplémentaires sont nécessaires avant que de telles techniques puissent être appliquées aux membres humains. Currie a néanmoins décrit l’étude comme une étape importante vers des thérapies susceptibles de restaurer les membres perdus à la suite d’une blessure ou d’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 ajouté que la collaboration entre différents domaines de recherche a joué un rôle clé dans le succès du projet.
"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."
Référence : « Enhancer-directed gene delivery for digit régénération based on conservé epidermal Factors » par David A. Brown, Katja K. Koll, Erin Brush, Grant Darner, Timothy Curtis, Thomas Dvergsten, Melissa Tran, Colleen Milligan, David W. Wolfson, Trevor J. Gonzalez, Sydney Jeffs, Alyssa Ehrhardt, Rochelle Bitolas, Madeleine Landau, Kendall Reitz, David S. Salven, Leslie A. Slota-Burtt, Isabel Snee, Elena Singer-Freeman, Sayuri Bhatia, Jianhong Ou, Aravind Asokan, Joshua D. Currie et Kenneth D. Poss, 14 avril 2026,Actes de l'Académie nationale des sciences.
DOI : 10.1073/pnas.2532804123
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Une étude inter-espèces a identifié les gènes clés qui régissent la régénération, révélant une voie potentielle vers l'induction de la repousse des membres chez l'homme.
Les scientifiques étudiant un gène partagé chez trois animaux très différents, les axolotls, les souris et le poisson zèbre, ont découvert une voie possible vers une future thérapie génique qui pourrait aider les humains à faire repousser les membres perdus. Les résultats ont été publiés 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 se concentre sur 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, comme les salamandres, le poisson zèbre et les souris."
L'étude, publiée dans leActes de l'Académie nationale des sciences, impliquait également David A. Brown, un chirurgien plasticien de l'Université Duke qui étudie la repousse des doigts chez la souris, et Kenneth D. Poss de l'Université du Wisconsin-Madison, qui étudie la régénération des nageoires du poisson zèbre.
Dans le monde, plus d'un million d'amputations surviennent chaque année en raison de maladies telles que le diabète, les blessures traumatiques, le cancer et les infections, selon les données de la charge mondiale de morbidité. Ce nombre devrait augmenter à mesure que la population vieillit et que le diabète devient plus courant.
En réponse, les chercheurs explorent des options allant au-delà des prothèses, visant à restaurer les fonctions sensorielles et motrices des membres naturels.
Leurs travaux mettent en évidence un groupe de gènes appelés gènes SP, qui semblent jouer un rôle central dans la régénération et sont partagés entre les souris, le poisson zèbre et les axolotls.
Une thérapie compense le gène manquant
Chacun des trois animaux a été sélectionné pour ses capacités de régénération uniques.
- Les axolotls peuvent repousser des membres entiers, ainsi que des queues comprenant la moelle épinière et des parties d'organes tels que le cœur, le cerveau, le foie, les poumons et la mâchoire.
- Le poisson zèbre est un autre modèle puissant. Leurs nageoires caudales repoussent rapidement et peuvent le faire à plusieurs reprises sans perdre cette capacité. Ils peuvent également régénérer le cœur, la moelle épinière, le cerveau, la rétine, les reins et le pancréas.
- Les souris, plus proches des humains, peuvent régénérer le bout de leurs doigts. Les humains partagent une capacité similaire, car le bout des doigts peut repousser si le lit de l’ongle reste intact, permettant ainsi à la peau, aux os et aux tissus mous de revenir.
Currie a expliqué que les chercheurs ont découvert l'épiderme régénérateur, ou la peau, dans les troisespècesproduit deux gènes clés, SP6 et SP8. Ils ont ensuite étudié le fonctionnement de ces gènes.
Doctorat en biologie. L’étudiant Tim Curtis Jr. a contribué aux travaux dans le laboratoire de Currie, aux côtés 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, le SP8 est essentiel à la repousse des membres. Grâce à l’édition génétique CRISPR, l’équipe de Currie a supprimé SP8 du génome de l’axolotl. Sans cela, les animaux ne parvenaient pas à régénérer correctement les os des membres. Les souris manquant à la fois de SP6 et de SP8 présentaient des défauts similaires dans la repousse des chiffres.
S’appuyant sur ces résultats, le laboratoire de Brown a utilisé un activateur lié à la régénération identifié chez le poisson zèbre pour créer une thérapie génique virale.
Le traitement délivre du FGF8, une molécule normalement activée par SP8, pour favoriser la repousse osseuse des doigts de la souris. Cette approche a partiellement restauré la capacité de régénération même lorsque les gènes SP d'origine étaient absents.
Bien que les humains ne possèdent pas naturellement ce niveau de capacité de régénération, les résultats suggèrent qu’il pourrait un jour être possible d’imiter ces voies génétiques.
"Nous pouvons utiliser cela comme une sorte de preuve de principe selon laquelle nous pourrions être en mesure de proposer des thérapies pour remplacer ce style régénérateur d'épiderme dans les tissus en régénération chez l'homme", a expliqué Currie.
Construire les bases des thérapies humaines
De nombreuses recherches supplémentaires sont nécessaires avant que de telles techniques puissent être appliquées aux membres humains. Currie a néanmoins décrit l’étude comme une étape importante vers des thérapies susceptibles de restaurer les membres perdus à la suite d’une blessure ou d’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 ajouté que la collaboration entre différents domaines de recherche a joué un rôle clé dans le succès du projet.
"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."
Référence : « Enhancer-directed gene delivery for digit régénération based on conservé epidermal Factors » par David A. Brown, Katja K. Koll, Erin Brush, Grant Darner, Timothy Curtis, Thomas Dvergsten, Melissa Tran, Colleen Milligan, David W. Wolfson, Trevor J. Gonzalez, Sydney Jeffs, Alyssa Ehrhardt, Rochelle Bitolas, Madeleine Landau, Kendall Reitz, David S. Salven, Leslie A. Slota-Burtt, Isabel Snee, Elena Singer-Freeman, Sayuri Bhatia, Jianhong Ou, Aravind Asokan, Joshua D. Currie et Kenneth D. Poss, 14 avril 2026,Actes de l'Académie nationale des sciences.
DOI : 10.1073/pnas.2532804123
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