Un infarctus du myocarde laisse une cicatrice permanente sur le cœur chez un humain adulte, mais d’autres vertébrés sont capables d’éliminer la cicatrice et régénérer le muscle cardiaque robuste et complet. Les scientifiques tentent depuis des années de découvrir comment fonctionne cette « capacité spéciale » de certains. les animaux, avec la espère faire progresser les traitements médicaux pour les patients cardiaques humainsmais le grand gouffre évolutif qui existe entre les vertébrés dotés de cette capacité rend difficile le déchiffrement des caractéristiques cellulaires et moléculaires permettant la régénération.
Chez l’homme, les cellules cardiaques mortes, appelées cardiomycytes, sont remplacées par une cicatrice et le cœur ne se rétablit jamais complètement. Chez d’autres animaux, la réparation peut être totale. C’est le cas du poisson zèbre, qui partage 70 % de ses gènes avec l’homme.
Une enquête avec la participation de scientifiques espagnols avait découvert il y a cinq ans que Le cœur du poisson zèbre se régénère grâce à des cellules « spéciales »très particulier.
Dans cette étude, les scientifiques ont montré que tous cardiomyocytes au cœur du poisson zèbre contribuent de la même manière à régénérer les muscles perdus, et qu’un ensemble spécifique de cellules, marqué par une expression du gène sox10sa une plus grande capacité de régénération.
Clayton Carey gère un aquarium contenant des poissons médaka dans le laboratoire de Gagnon. / Brian Maffly / Université de l’Utah
Aujourd’hui, un autre groupe de chercheurs de l’Université de l’Utah, aux États-Unis, est allé encore plus loin. Pour mieux définir les caractéristiques des espèces capables de régénérer leur tissu cardiaque, ils ont comparé les réponses aux lésions cardiaques chez poisson zèbre et le médaka.
Ce sont deux espèces de poissons téléostéens, qui descendre d’un ancêtre commun qui vivait il y a des millions d’années, qui mesure à peu près la même chose (environ 3,8 centimètres), qui ils vivent en eau doucequi ont un cœur à deux chambres et qui partagent une anatomie cardiaque similaire et une ascendance téléostéenne commune, mais diffèrent par leur capacité de régénération.
Deux coeurs très différents
Les chercheurs ont composé un atlas cellulaire comparatif résolu dans le temps des réponses aux blessures dans les principaux types de cellules cardiaques des deux espèces. Avec cette approche, ils ont identifié plusieurs principales caractéristiques qui distinguent la réponse à une lésion cardiaque dans le cœur medaka non régénératif.
L’équipe a apporté un nouvel éclairage sur mécanismes moléculaires et cellulaires qui sont impliqués dans la régénération du cœur du poisson zèbre et ont identifié quelques explications possibles.
Selon l’étude, l’existence de poissons incapables de régénérer leur tissu cardiaque représente une opportunité de comparer les différentes réponses aux blessures et d’identifier les fonctionnalités cellulaires exclusives des espèces capables de régénérer leurs lésions cardiaques.
« Nous avons pensé qu’en comparant ces deux poissons qui ont une morphologie cardiaque similaire et vivent dans des habitats similaires, nous pourrions avoir plus de chances de découvrir quelles sont les principales différences », explique Clayton Carey, auteur principal de l’étude.
Un spécimen de medaka ou poisson de riz japonais. / Seotaro
Les résultats de l’étude ont révélé que, même s’ils semblent très similaires, Les cœurs de ces deux espèces sont en réalité très différents..
Jamie Gagnon, directeur de l’équipe d’enquête, soupçonne que La régénération cardiaque est un trait ancestral commun à tous les téléostéens. Et il pense que comprendre le chemin évolutif qui a conduit à la perte de cette capacité chez certaines espèces pourrait offrir des informations parallèles sur les raisons pour lesquelles les mammifères ne peuvent pas régénérer leur muscle cardiaque.
Pour mener les expériences, le laboratoire de Gagnon a utilisé un appareil appelé cryosonde pour endommager le cœur des poissons d’une manière qui imitait les crises cardiaques chez les humains, puis a retiré les cœurs pour découvrir comment les deux espèces réagissaient différemment aux blessures.
Le système immunitaire, clé
« Le poisson zèbre a une réponse immunitaire ce qui est typique de ce que l’on peut observer lors d’une infection virale, appelé réponse à l’interféron. absent à medaka« , souligne Carey.
L’étude a documenté des différences dans le recrutement et le comportement des cellules immunitaires, la signalisation des cellules épicardiques et endothéliales, et modifications de la structure et de la composition du cœur. Par exemple, les medaka manquent de certains types de cellules musculaires présentes chez le poisson zèbre.
La capacité de régénération cardiaque du poisson zèbre est liée au système immunitaire. Ils ont découvert qu’il y en avait bien d’autres macrophagesdes cellules immunitaires spécialisées, ont migré de la plaie du poisson zèbre vers celle du medaka, mais les chercheurs n’ont pas pu percer tout le mystère, c’est pourquoi ils soulignent que des recherches supplémentaires sont nécessaires.
Contrairement au medaka, le poisson zèbre forme un cicatrice temporaire qui ne se calcifie pas en formant un tissu rigide. ET, Au fil du temps, de nouveaux muscles remplacent les tissus cardiaques endommagés et le cœur guérit..
James Gagnon travaille avec du poisson zèbre génétiquement modifié. /Matt Crawley
La conclusion de Gagnon est que la clé est « ce que vous faites de cette cicatrice ». « Nous pensons que la réponse à l’interféron amène ces cellules macrophages spécialisées à pénétrer dans le site de la plaie et à commencer à favoriser la croissance de nouveaux vaisseaux sanguins« , il explique.
« Plus nous en apprendrons sur la façon dont les animaux peuvent régénérer leurs tissus, sur la façon dont ces caractéristiques ont été perdues chez nous et chez d’autres animaux, plus cela nous aidera à réfléchir à nos limites et à la façon dont nous pourrions concevoir des stratégies pour nous aider à les surmonter », souligne Gagnon. dehors.
« Notre espoir est de construire cette base de connaissances sur des animaux réellement accessibles et pouvant être étudiés de manière très détaillée, puis d’utiliser ces connaissances pour générer des expériences plus ciblées sur les mammifères, puis peut-être un jour sur des patients humains« .
Rapport de référence : https://journals.biologists.com/bio/article/13/4/bio060156/346486/Distinct-features-of-the-regenerating-heart
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