La régénération des organes perdus chez les animaux est un mystère qui inquiète les scientifiques depuis l'Antiquité. Jusqu'à récemment, on croyait que seules les espèces les plus basses de créatures vivantes étaient dotées de cette magnifique propriété: un lézard pousse une queue coupée, certains vers peuvent être coupés en petits morceaux et chacun deviendra un ver entier - il y a de nombreux exemples.
Mais après tout, l'évolution du monde vivant est passée d'organismes inférieurs à des organismes de plus en plus organisés, alors pourquoi cette propriété a-t-elle disparu à un moment donné? Et était-ce perdu?
L'hydre de Lerne, Méduse la Gorgone ou notre Serpent Gorynych à trois têtes, dont les têtes «auto-guérissantes» ont été inlassablement coupées par Ivan Tsarévitch, sont des personnages mythiques, mais ils sont clairement en «parenté» avec des créatures bien réelles.
Ceux-ci, par exemple, incluent les tritons - une espèce d'amphibiens à queue, qui sont à juste titre considérés comme l'un des animaux les plus anciens de la Terre. Leur caractéristique étonnante est la capacité de se régénérer - de repousser les queues, les pattes, les mâchoires endommagées ou perdues.
De plus, le cœur, les tissus oculaires et la moelle épinière endommagés sont également restaurés. Pour cette raison, ils sont indispensables pour la recherche en laboratoire, et les tritons sont envoyés dans l'espace non moins souvent que les chiens et les singes. De nombreuses autres créatures ont les mêmes propriétés.
Ainsi, le poisson zèbre rerio noir et blanc, de seulement 2-3 cm de long, a tendance à régénérer des parties des nageoires, des yeux, et même à restaurer les cellules de leur propre cœur, découpées par les chirurgiens lors d'expériences de régénération. La même chose peut être dite pour d'autres types de poissons.
Les exemples classiques de régénération sont les lézards et les têtards qui reconstruisent une queue perdue; écrevisses et crabes avec des pinces perdues; escargots capables de faire pousser de nouvelles «cornes» avec les yeux; les salamandres, qui remplacent naturellement la patte amputée; les étoiles de mer régénèrent leurs rayons coupés.
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À propos, un nouvel animal peut se développer à partir d'une raie qui a été arrachée, comme une coupure. Mais le champion de la régénération était le ver plat, ou planaria. Si vous la coupez en deux, la tête manquante se développe sur une moitié du corps et la queue sur l'autre, c'est-à-dire que deux individus viables complètement indépendants se forment.
Et l'apparition d'une planaria complètement extraordinaire, à deux têtes et à deux queues est possible. Cela se produira si des coupes longitudinales sont effectuées aux extrémités avant et arrière et ne leur permettent pas de grandir ensemble. Même 1/280 de la partie du corps de ce ver fera un nouvel animal!
Pendant longtemps, les gens ont regardé nos petits frères et, pour être honnête, secrètement enviés. Et les scientifiques sont passés de l'observation infructueuse à l'analyse et ont essayé de révéler les lois de cette «auto-guérison» et de cette «auto-guérison» des animaux.
Le premier à essayer d'apporter une clarté scientifique à ce phénomène fut le naturaliste français René Antoine Reaumur. C'est lui qui a introduit dans la science le terme de «régénération» - la restauration d'une partie perdue du corps avec sa structure (du latin ge - «encore» et generatio - «émergence») - et a mené une série d'expériences. Ses travaux sur la régénération des jambes dans le cancer ont été publiés en 1712. Hélas, ses collègues ne lui ont pas prêté attention et Reaumur a abandonné ces études.
Seulement 28 ans plus tard, le naturaliste suisse Abraham Tremblay poursuit ses expériences sur la régénération. La créature sur laquelle il a expérimenté n'avait même pas de nom à ce moment-là. De plus, les scientifiques ne savaient pas encore s'il s'agissait d'un animal ou d'une plante. La tige creuse avec des tentacules, avec son extrémité arrière attachée au verre de l'aquarium ou aux plantes aquatiques, s'est avérée être un prédateur, et aussi assez étonnante.
Dans les expériences du chercheur, des fragments individuels du corps d'un petit prédateur se sont transformés en individus indépendants - un phénomène connu jusqu'alors uniquement dans le monde végétal. Et l'animal a continué à émerveiller le scientifique: sur le site des coupes longitudinales à l'avant du mollet, faites par le scientifique, il a poussé de nouveaux tentacules, se transformant en un "monstre à plusieurs têtes", une hydre mythique miniature, que, selon les Grecs de l'Antiquité, Hercule combattait.
Sans surprise, l'animal de laboratoire a reçu le même nom. Mais l'hydre étudiée avait des caractéristiques encore plus merveilleuses que son homonyme lernéen. Elle est devenue un tout même 1/200 de son corps d'un centimètre!
La réalité a dépassé les contes de fées! Mais les faits connus aujourd'hui de tous les écoliers, publiés en 1743 dans les «Actes de la Royal Society of London», semblaient invraisemblables au monde scientifique. Et puis Tremblay a soutenu par cette fois le déjà bien fait Reaumur, confirmant la fiabilité de ses recherches.
Le sujet «scandaleux» a immédiatement attiré l'attention de nombreux scientifiques. Et bientôt, la liste des animaux capables de se régénérer s'est avérée assez impressionnante. Certes, pendant longtemps, on a cru que seuls les organismes vivants les plus bas avaient un mécanisme d'auto-renouvellement. Les scientifiques ont ensuite découvert que les oiseaux peuvent faire pousser des becs, tandis que les jeunes souris et rats peuvent pousser des queues.
Même les mammifères et les humains ont des tissus à fort potentiel dans ce domaine - de nombreux animaux changent régulièrement de fourrure, les écailles de l'épiderme humain se renouvellent, les cheveux coupés et la barbe rasée poussent.
L'homme est une créature non seulement extrêmement curieuse, mais aussi passionnément disposée à utiliser n'importe quelle connaissance pour son propre bien. Par conséquent, il est tout à fait compréhensible qu'à un certain stade de l'étude des mystères de la régénération, la question se soit posée: pourquoi cela se produit-il et est-il possible de provoquer une régénération artificiellement? Et pourquoi les mammifères supérieurs ont-ils presque perdu cette capacité?
Premièrement, les experts ont noté que la régénération est étroitement liée à l'âge de l'animal. Plus il est jeune, plus les dommages sont réparés facilement et rapidement. Chez un têtard, la queue manquante repousse facilement, mais la perte d'une vieille patte de grenouille la rend désactivée.
Les scientifiques ont étudié les différences physiologiques, et la méthode utilisée par les amphibiens pour «l'auto-réparation» est devenue claire: il s'est avéré qu'aux premiers stades de développement, les cellules d'une future créature sont immatures et que la direction de leur développement pourrait bien changer. Par exemple, des expériences sur des embryons de grenouilles ont montré que lorsqu'un embryon ne contient que quelques centaines de cellules, un morceau de tissu destiné à devenir une peau peut en être découpé et placé dans une zone du cerveau. Et ce tissu … fera partie du cerveau!
Si une telle opération est effectuée avec un embryon plus mature, la peau se développera toujours à partir des cellules de la peau - en plein milieu du cerveau. Par conséquent, les scientifiques ont conclu que le sort de ces cellules est déjà prédéterminé. Et si pour les cellules de la plupart des organismes supérieurs, il n'y a pas de retour en arrière, alors les cellules des amphibiens sont capables d'inverser le temps et de revenir au moment où leur destination pourrait changer.
Quelle est cette substance étonnante qui permet aux amphibiens de «s'auto-réparer»? Les scientifiques ont découvert que si un triton ou une salamandre perdent ses pattes, dans la zone endommagée du corps, les cellules osseuses, cutanées et sanguines perdent leurs traits distinctifs.
Toutes les cellules secondairement "nouveau-nées", appelées blastème, commencent à se diviser intensément. Et en fonction des besoins du corps, elles deviennent des cellules d'os, de peau, de sang … pour devenir au final une nouvelle patte. Et si au moment de "l'auto-réparation" vous connectez l'acide trétinoïque (acide vitamine A), alors cela augmente si fortement les capacités régénératrices des grenouilles qu'elles font pousser trois pattes au lieu d'une perdue.
Pendant longtemps, la raison pour laquelle le programme de régénération a été supprimé chez les animaux à sang chaud est restée un mystère. Il peut y avoir plusieurs explications. Le premier se résume au fait que les personnes à sang chaud ont des priorités de survie légèrement différentes de celles à sang froid. Les plaies cicatricielles sont devenues plus importantes que la régénération totale, car elles réduisaient les risques d'hémorragie mortelle en cas de blessure et l'introduction d'une infection mortelle.
Mais il peut y avoir une autre explication, beaucoup plus sombre - le cancer, c'est-à-dire que la récupération rapide d'une vaste zone de tissu endommagé implique l'émergence des mêmes cellules à division rapide à un certain endroit. C'est ce qui est observé lors de l'apparition et de la croissance d'une tumeur maligne. Par conséquent, les scientifiques pensent qu'il est devenu vital pour le corps de détruire les cellules qui se divisent rapidement et que, par conséquent, les possibilités de régénération rapide ont été supprimées.
Docteur en sciences biologiques Petr Garyaev, académicien de l'Académie russe des sciences médicales et techniques, dit: "Elle (la régénération) n'a pas disparu, juste les animaux supérieurs, y compris les humains, se sont révélés plus protégés des influences extérieures et une régénération complète n'était pas si nécessaire."
Dans une certaine mesure, il a survécu: les blessures et les coupures sont cicatrisées, la peau pelée est restaurée, les cheveux poussent et le foie se régénère partiellement. Mais la main coupée ne grandit plus, tout comme les organes internes ne se développent pas au lieu de ceux qui ont cessé de fonctionner. La nature a simplement oublié comment le faire. Peut-être devrions-nous lui rappeler cela.
Comme toujours, Sa Majesté Chance a aidé. L'immunologiste Helene Heber-Katz de Philadelphie a confié une fois à son assistant de laboratoire la tâche habituelle: percer les oreilles de souris de laboratoire pour les étiqueter. Quelques semaines plus tard, Heber-Katz est venu aux souris avec des étiquettes toutes faites, mais … n'a pas trouvé de trous dans les oreilles.
Nous l'avons fait à nouveau et avons obtenu le même résultat: aucun signe de blessure guérie. Le corps des souris a régénéré les tissus et le cartilage en remplissant les trous dont ils n'avaient pas besoin. Herber-Katz en a tiré la seule conclusion correcte: le blastème est présent dans les zones endommagées des oreilles - les mêmes cellules non spécialisées que chez les amphibiens.
Mais les souris sont des mammifères, elles ne devraient pas avoir cette capacité. Les expériences sur les malheureux rongeurs se sont poursuivies. Les scientifiques ont coupé des morceaux de queue pour les souris et … ont obtenu 75% de régénération! Il est vrai que personne n'a même essayé de couper les pattes des «patients» pour une raison évidente: sans cautérisation, la souris mourra simplement d'une perte de sang importante bien avant que la régénération du membre perdu ne commence (voire pas du tout). Et la moxibustion exclut l'apparition de blastème. Il n'a donc pas été possible de trouver une liste complète des capacités régénératrices des souris. Cependant, nous avons déjà beaucoup appris.
Certes, il y avait un «mais». Ce n'étaient pas des souris domestiques ordinaires, mais des animaux de compagnie spéciaux dont le système immunitaire était endommagé. La première conclusion de ses expériences, Heber-Katz a fait ceci: la régénération n'est inhérente que chez les animaux avec des cellules T détruites - cellules du système immunitaire.
Voici le problème principal: les amphibiens n'en ont pas. Cela signifie que l'indice de ce phénomène est enraciné dans le système immunitaire. Deuxième conclusion: les mammifères ont les mêmes gènes nécessaires à la régénération tissulaire que les amphibiens, mais les cellules T ne permettent pas à ces gènes de fonctionner.
La troisième conclusion: les organismes avaient à l'origine deux méthodes de guérison des plaies - le système immunitaire et la régénération. Mais au cours de l'évolution, les deux systèmes sont devenus incompatibles l'un avec l'autre - et les mammifères ont choisi les cellules T parce qu'elles sont plus importantes, car elles sont la principale arme du corps contre les tumeurs.
À quoi sert de pouvoir faire repousser une main perdue si en même temps les cellules cancéreuses se développent rapidement dans le corps? Il s'avère que le système immunitaire, tout en nous protégeant des infections et du cancer, supprime en même temps notre capacité à «s'auto-réparer».
Mais est-il vraiment impossible de trouver quoi que ce soit, parce que vous voulez vraiment non seulement le rajeunissement, mais la restauration des fonctions vitales du corps? Et les scientifiques ont trouvé, sinon une panacée pour tous les maux, alors la possibilité de se rapprocher un peu plus de la nature, cependant, grâce non pas au blastème, mais aux cellules souches. Il s'est avéré que les humains ont un principe de régénération différent.
Pendant longtemps, on savait que seuls deux types de nos cellules pouvaient se régénérer: les cellules sanguines et hépatiques. Lorsque l'embryon d'un mammifère se développe, certaines cellules sont exclues du processus de spécialisation.
Ce sont des cellules souches. Ils ont la capacité de reconstituer le sang ou les cellules hépatiques mourantes. La moelle osseuse contient également des cellules souches, qui peuvent devenir des muscles, de la graisse, des os ou du cartilage, selon les nutriments qui leur sont donnés en laboratoire.
Maintenant, les scientifiques devaient tester empiriquement s'il y avait une chance de "lancer" l '"instruction" enregistrée dans l'ADN de chacune de nos cellules pour la croissance de nouveaux organes. Les experts étaient convaincus qu'il suffit de forcer le corps à "activer" sa capacité, puis le processus prendra soin de lui-même. Certes, la capacité de faire pousser des membres se heurte immédiatement à un problème temporaire.
Ce qu'un corps minuscule gère facilement est au-delà du pouvoir d'un adulte: les volumes et les tailles sont beaucoup plus grands. Nous ne pouvons pas faire comme les tritons: former un très petit membre puis le faire pousser. Pour cela, les amphibiens n'ont besoin que de quelques mois, pour qu'une personne fasse pousser une nouvelle jambe à sa taille normale, selon les calculs du scientifique anglais Jeremy Brox, il faut au moins 18 ans …
Mais les scientifiques ont trouvé beaucoup de travail pour les cellules souches. Cependant, vous devez d'abord dire comment et d'où ils proviennent. Les scientifiques savent que le plus grand nombre de cellules souches se trouve dans la moelle osseuse du bassin, mais chez tout adulte, elles ont déjà perdu leurs propriétés d'origine. Le plus prometteur est la ressource en cellules souches obtenues à partir du sang du cordon ombilical.
Mais après l'accouchement, les chercheurs ne peuvent collecter que 50 à 120 ml de ce sang. De chaque 1 ml, 1 million de cellules sont libérées, mais seulement 1% d'entre elles sont des cellules progénitrices. Cette réserve personnelle de réserve réparatrice du corps est extrêmement faible, donc inestimable. Par conséquent, les cellules souches sont obtenues à partir du cerveau (ou d'autres tissus) d'embryons - un matériel d'avortement, aussi triste qu'il soit d'en parler.
Ils peuvent être isolés, placés en culture tissulaire, là où la reproduction commencera. Ces cellules peuvent vivre en culture pendant plus d'un an et peuvent être utilisées pour n'importe quel patient. Les cellules souches peuvent être isolées du sang du cordon ombilical et du cerveau d'adultes (par exemple, pendant la neurochirurgie).
Et il peut être isolé du cerveau de récemment décédé, puisque ces cellules sont résistantes (par rapport aux autres cellules du tissu nerveux), elles sont conservées lorsque les neurones ont déjà dégénéré. Les cellules souches extraites d'autres organes, tels que le nasopharynx, ne sont pas aussi polyvalentes dans leur application.
Inutile de dire que cette direction est incroyablement prometteuse, mais n'a pas encore été pleinement explorée. En médecine, il est nécessaire de mesurer sept fois, puis de revérifier pendant dix ans pour s'assurer qu'une panacée n'entraîne aucun problème, par exemple un décalage immunitaire. Les oncologues n'ont pas non plus dit leur «oui» de poids. Mais néanmoins, il y a déjà des succès, cependant, seulement au niveau des développements de laboratoire, des expériences sur des animaux supérieurs.
Prenons l'exemple de la dentisterie. Des scientifiques japonais ont développé un système de traitement basé sur des gènes responsables de la croissance des fibroblastes - les tissus mêmes qui poussent autour des dents et les retiennent. Ils ont testé leur méthode sur un chien qui avait déjà développé une maladie parodontale sévère.
Lorsque toutes les dents sont tombées, les zones touchées ont été traitées avec une substance qui comprend ces mêmes gènes et de l'agar-agar - un mélange acide qui fournit un milieu nutritif pour la prolifération cellulaire. Six semaines plus tard, les crocs du chien ont éclaté.
Le même effet a été observé chez un singe avec des dents coupées à la base. Selon les scientifiques, leur méthode est beaucoup moins chère que les prothèses et permet pour la première fois à un grand nombre de personnes de retourner littéralement leurs dents. Surtout quand on considère qu'après 40 ans, 80% de la population mondiale est sujette aux maladies parodontales.
Dans une autre série d'expériences, la chambre de la dent a été remplie de sciure de dentine (jouant le rôle d'un inducteur) avec le tissu conjonctif de la gencive (amphodonte) comme matériau réactif. Et l'amphodonte s'est également transformé en dentine. Les dentistes britanniques espèrent dans un proche avenir passer d'expériences réussies sur des souris à de nouvelles recherches en laboratoire. Selon des estimations prudentes, les «implants de tige» coûteront le même prix que les prothèses conventionnelles en Angleterre - de 1 500 £ à 2 000 £.
Des études ont montré que les personnes souffrant d'insuffisance rénale n'ont besoin de remettre en vie que 10% de leurs cellules rénales pour cesser de compter sur un appareil de dialyse.
Et les recherches dans ce sens se poursuivent depuis de nombreuses années. À quel point il est important de ne pas coudre, mais de grandir à nouveau, de ne pas s'asseoir sur des pilules, mais de restaurer une fonction saine en raison des capacités cachées du corps.
En particulier, on a découvert un moyen de développer de nouvelles cellules bêta dans le pancréas qui produisent de l'insuline, promettant à des millions de diabétiques de se débarrasser des injections quotidiennes. Et les expériences sur la possibilité d'utiliser les cellules souches dans la lutte contre le diabète sont déjà en phase d'achèvement.
Des travaux sont également en cours sur la création de fonds qui incluent la régénération. Ontogeny a développé un facteur de croissance appelé OP1 qui sera bientôt disponible à la vente en Europe, aux États-Unis et en Australie. Il stimule la croissance de nouveau tissu osseux. OP1 aidera dans le traitement des fractures complexes où les deux morceaux de l'os cassé sont trop désalignés l'un avec l'autre et ne peuvent donc pas guérir.
Souvent, dans de tels cas, le membre est amputé. Mais OP1 stimule le tissu osseux afin qu'il commence à se développer et comble le vide entre les parties de l'os cassé. À l'Institut russe de traumatologie et d'orthopédie, les chercheurs obtiennent des cellules souches à partir de la moelle osseuse. Après 4 à 6 semaines de reproduction en culture, ils sont transplantés dans l'articulation, où ils reconstruisent les surfaces cartilagineuses.
Il y a quelques années, un groupe de généticiens britanniques a fait une déclaration sensationnelle: ils commencent à travailler sur le clonage du cœur. Si l'expérience réussit, il n'y aura pas besoin de greffes de tissus. Mais il est peu probable que la génétique des vagues se limite à la régénération des seuls organes internes, et les scientifiques espèrent qu'ils apprendront à «faire pousser» des membres pour les patients.
Dans le domaine de la gynécologie, les cellules souches sont également très prometteuses. Malheureusement, de nombreuses jeunes femmes sont aujourd'hui vouées à l'infertilité: leurs ovaires ont cessé de produire des ovules.
Cela signifie souvent que le pool de cellules d'où proviennent les follicules a été épuisé. Par conséquent, il est nécessaire de rechercher des mécanismes qui les reconstituent. Les premiers résultats encourageants dans ce domaine sont apparus récemment.
Les scientifiques voient déjà comment les personnes qui ont reçu un diagnostic de cirrhose du foie peuvent être sauvées. Ils pensent qu'à certains stades du développement de la maladie, la transplantation d'un organe entier peut être remplacée par l'introduction de cellules souches uniquement (à travers le lit artériel, ponctions directes, transplantation cellulaire directe dans le tissu hépatique). Des spécialistes du Centre de chirurgie de l'Académie russe des sciences médicales ont lancé une étude pilote et les premiers résultats sont encourageants.
Des développements préliminaires très intéressants sont réalisés par des scientifiques ukrainiens dans le domaine des maladies cardiovasculaires. Déjà aujourd'hui, ils ont accumulé des preuves expérimentales que l'introduction de cellules souches chez des patients souffrant d'infarctus du myocarde ou d'ischémie sévère est une méthode de traitement prometteuse.
Les premières expériences cliniques de transplantation de cellules souches, qui ont débuté à l'Université de Pittsburgh aux États-Unis, ont également donné de bons résultats chez des patients gravement malades ayant subi un AVC ischémique ou hémorragique. Après la thérapie cellulaire, la rééducation neurologique y est clairement visible.
Malheureusement, les statistiques effrayantes du nombre d'enfants souffrant de lésions cérébrales intra-utérines, y compris la paralysie cérébrale, sont très bien connues. Il a déjà été prouvé que si de tels enfants commencent une transplantation de cellules souches (ou une thérapie visant à les stimuler, c'est-à-dire à localiser leurs propres cellules endogènes dans la zone touchée), alors après la première année de vie, on observe souvent que même avec la préservation des données anatomiques des malformations cérébrales, les enfants ont des symptômes neurologiques minimes.
Les technologies de transplantation de cellules souches développées efficacement peuvent complètement changer nos vies. Mais c'est l'avenir, et aujourd'hui ce domaine de connaissance n'a même pas son propre nom, seulement des options: «thérapie cellulaire», «greffe de cellules souches», «médecine de régénération», voire «ingénierie tissulaire» et «ingénierie des organes».
Mais il est déjà possible de lister toutes les possibilités de cette nouvelle direction. Ce n'est pas sans raison qu'ils disent que le XXIe siècle sera marqué par la biologie et, peut-être, l'expérience de la régénération, préservée pendant des millions d'années par les amphibiens et les protozoaires, aidera l'humanité.
