Comparer la régénération musculaire chez les newts et les mammifères

Les cellules musculaires squelettiques ont un processus spécial pour passer de cellules qui se divisent à des cellules qui aident nos muscles à fonctionner. Ce changement s'appelle la Différenciation myogénique, et une fois que les cellules musculaires passent par ce processus, elles ne se divisent presque plus. On appelle cet état l'état post-mitotique. Fait intéressant, chez certains animaux comme les tritons, les cellules musculaires peuvent revenir à un état qui leur permet de se diviser à nouveau pendant la régénération des membres. Ce processus comprend plusieurs étapes, y compris la décomposition des cellules musculaires, la réduction de certains marqueurs qui montrent la différenciation musculaire, puis la possibilité pour ces cellules d'entrer dans le cycle cellulaire et de se répliquer.

Bien que les scientifiques sachent beaucoup de choses sur la façon dont les cellules musculaires de triton peuvent revenir à un état de division, il y a encore des domaines qui nécessitent plus de recherche. Une partie importante de ce processus est le centrosome, un composant essentiel de la cellule qui aide à la division cellulaire. Dans de nombreux animaux, y compris les mammifères, les cellules musculaires perdent leurs Centrosomes pendant la différenciation. Cependant, les tritons semblent conserver leurs centrosomes même lorsqu'ils sont différenciés. Cette différence soulève des questions sur le fonctionnement de ces cellules pendant la régénération par rapport aux cellules musculaires des mammifères.

#Pourquoi les centrosomes sont importants

Les centrosomes sont des parties clés des cellules qui aident à organiser et à gérer les microtubules, qui sont des structures qui assistent à la forme et à la division des cellules. Ils sont cruciaux pour assurer une bonne division cellulaire et la distribution des chromosomes. Si quelque chose ne va pas avec les centrosomes, cela peut entraîner des problèmes dans la division cellulaire.

Chez les mammifères, lorsque les cellules musculaires se différencient, elles perdent progressivement leurs centrosomes, et les microtubules sont organisés à partir de zones qui ne sont pas des centrosomes. En revanche, les cellules musculaires des tritons conservent leurs centrosomes et montrent une organisation active des microtubules. Cette caractéristique permet aux tritons de régénérer efficacement leurs membres, car leurs cellules musculaires peuvent toujours générer de nouvelles cellules après une blessure.

#Comparaison des tritons et des mammifères

En comparant les tritons aux mammifères, la dédifférenciation musculaire ne se produit pas naturellement chez les mammifères. Cependant, les scientifiques peuvent induire ce processus dans des cellules musculaires de mammifères cultivées en utilisant certaines méthodes. Une méthode courante consiste à utiliser un médicament appelé myoseverin, qui perturbe les microtubules et décompose les cellules musculaires en cellules simples plus petites et non divisantes. Ces cellules commencent généralement à mourir par un processus apoptotique. Cependant, les scientifiques ont découvert que s'ils inhibent des protéines spécifiques, ils peuvent forcer ces cellules à se répliquer.

Dans cette étude, les chercheurs cherchaient à déterminer si les cellules musculaires de mammifères pouvaient régénérer des centrosomes lorsqu'elles revenaient à un état de division et si cette régénération était nécessaire pour la prolifération cellulaire. Ils voulaient aussi comparer le comportement des cellules musculaires de triton, qui conservent leurs centrosomes, à celles des mammifères.

#Approche expérimentale

Pour voir si les centrosomes pouvaient se régénérer dans des cellules dérivées de muscle, les chercheurs ont travaillé avec des cellules musculaires de triton et de souris. Ils ont traité les cellules musculaires de souris pour les forcer à sortir de leur état de différenciation, puis ont analysé la présence et la fonctionnalité des centrosomes dans ces cellules. Ils ont suivi comment les centrosomes et certaines protéines associées se comportaient lors de la transition.

Les scientifiques ont commencé par isoler des cellules musculaires de tritons et de souris. Ils ont ensuite induit une différenciation dans ces cellules, produisant des fibres musculaires multinucléées. Ils ont examiné la présence de centrosomes dans les cellules musculaires de souris et de tritons et ont confirmé que les cellules de triton retenaient leurs centrosomes, tandis que les cellules de souris ne les retenaient pas.

Ensuite, ils ont utilisé des techniques spéciales pour étudier l'activité des centrosomes et leur rôle dans l'organisation des microtubules. Ils ont évalué la rapidité avec laquelle les microtubules se rétablissaient après avoir été perturbés et ont mesuré les niveaux d'activité de protéines spécifiques impliquées dans la fonction des centrosomes.

#Observations des cellules musculaires de triton

Les chercheurs ont découvert que les cellules musculaires de triton maintenaient leurs centrosomes dans un état fonctionnel, leur permettant de réorganiser efficacement les microtubules. Plus de la moitié des centrosomes observés dans les cellules de triton étaient positionnés très près des noyaux, ce qui suggère qu'ils jouent un rôle actif dans l'organisation de la structure interne de la cellule.

La capacité des cellules musculaires de triton à conserver leurs centrosomes est un facteur significatif qui leur permet de répondre aux blessures en générant de nouvelles cellules proliferatives. Lorsque les tritons perdent un membre, leurs cellules musculaires peuvent revenir à un état plus primitif, permettant la division cellulaire et la régénération.

#Observations des cellules musculaires de souris

En revanche, les cellules musculaires de souris ont perdu leurs centrosomes pendant la différenciation. Lorsque les scientifiques ont induit la dédifférenciation dans les cellules musculaires de souris, ils ont constaté que les cellules résultantes étaient principalement non proliferatives et manquaient de centrosomes fonctionnels. Lorsque des centrosomes étaient présents, les chercheurs ont noté qu'il était nécessaire de manipuler d'autres facteurs pour permettre à ces cellules de se diviser.

La recherche a indiqué que simplement induire la dédifférenciation dans les cellules musculaires de souris ne conduirait pas à une régénération ou une division cellulaire satisfaisante à moins que l'activité de p53 et d'autres facteurs connexes ne soient inhibés. Ces observations ont mis en lumière comment la capacité à conserver ou à régénérer des centrosomes affecte de manière critique la capacité régénératrice des cellules musculaires dans différentes espèces.

#Informations sur PLK4 et CEP152

L'un des protéines clés étudiées en relation avec la fonction des centrosomes est la kinase polo-like 4 (PLK4). Cette protéine est cruciale pour l'assemblage et l'organisation des centrosomes. Dans l'étude, les chercheurs ont surveillé comment PLK4 se comportait durant la différenciation des cellules musculaires. Ils ont constaté que bien que les niveaux de PLK4 ne changent pas de manière significative, sa localisation se déplaçait. Dans les cellules musculaires en différenciation, PLK4 passait d'une localisation principalement dans les centrosomes à une distribution à travers le cytoplasme.

Les chercheurs ont également examiné le rôle d'une autre protéine, CEP152, qui est importante pour recruter PLK4 aux centrosomes. Dans les cellules musculaires de souris, les niveaux de CEP152 diminuaient pendant la différenciation. Cependant, lorsque les scientifiques induisaient la dédifférenciation dans les cellules dérivées de muscle et inhibaient p53, ils observaient une augmentation des niveaux de CEP152 à nouveau, permettant à PLK4 de se relocaliser vers les centrosomes. Cette relation entre PLK4 et CEP152 pendant la dédifférenciation a mis en évidence une voie qui pourrait être vitale pour la régénération musculaire.

#Conclusion

Les résultats de cette recherche illustrent des différences significatives dans la manière dont les cellules musculaires de triton et des mammifères gèrent la transition entre différenciation et dédifférenciation. Les tritons peuvent conserver leurs centrosomes, ce qui leur permet de régénérer efficacement après une blessure, tandis que les cellules musculaires des mammifères perdent leurs centrosomes pendant la différenciation, ce qui limite leur capacité régénératrice.

Comprendre comment ces processus cellulaires fonctionnent chez les tritons peut fournir des idées sur des méthodes potentielles pour améliorer la régénération musculaire chez les mammifères. D'autres études axées sur les voies p53, les protéines comme PLK4 et CEP152, et la dynamique des centrosomes pourraient conduire à de nouveaux traitements pour les blessures musculaires et les maladies dégénératives chez les humains. Dans l'ensemble, cette analyse comparative met en lumière les capacités régénératrices uniques des cellules musculaires de triton et ouvre de nouvelles voies de recherche dans la biologie des cellules musculaires.