La capacité bizarre de l'hydre à faire repousser sa propre tête repose sur cet incroyable mécanisme

Hydra viridissime. (Peter Schuchert)

Pour des créatures aussi simplistes et facilement négligées, l'hydre a certainement des pouvoirs incroyables, y compris la capacité absurde de faire repousser sa propre tête si elle est décapitée.

Ces animaux d'eau douce invertébrés sont également l'un des exemples les plus proches que nous ayons d'un être immortel. À moins qu'elle ne soit complètement détruite dans le système digestif d'un prédateur ou consommée par le feu, la tige d'hydre les cellules peuvent se répliquer indéfiniment .

Hydra peut à peu près se ressusciter après avoir été déchirée - tant qu'au moins cinq cellules organisatrices de la tête restent intactes ils vont se frayer un chemin l'un vers l'autre, se combiner et commencer à organiser le reste du désordre restant des cellules dans un corps.



(Ulrich Technau, PNAS, 2000)

Ci-dessus : Cellules d'hydre en purée reprenant leur forme au fil du temps avec de nouvelles cellules organisatrices de la tête (bleu).

Ces traits incroyables retiennent depuis longtemps l'attention des scientifiques, mais il y a encore tellement de choses sur leur fonctionnement qui restent mystérieuses.

Faisant partie du phylum des cnidaires, qui comprend les méduses, les coraux et les anémones de mer, l'hydre de 10 à 20 mm vit dans des environnements tropicaux et tempérés d'eau douce.

Leurs minuscules corps vermiformes gélatineux ont des tentacules ressemblant à des anémones piquantes à une extrémité et un seul pied basal trapu à la base qui excrète des substances collantes pour s'accrocher à la surface. Comme tous les cnidaires, leur plan corporel est à symétrie radiale , contrairement à la nôtre symétrie bilatérale .

À la tête de l'hydre, entre son anneau de tentacules se trouve son hypostome en forme de dôme - une structure quidevient leur bouche quand ils s'éventrentmanger. Les cellules se referment ensemble lorsqu'elles ne sont pas utilisées, et c'est dans cette même structure que résident habituellement ces 50 à 300 cellules organisatrices de la tête.

Ces cellules dictent que leurs voisines doivent prendre la forme de cellules de la tête - signalant quelle cellule doit former l'hypostome et laquelle doit faire partie des tentacules agrippants.

Si l'hydre est coupée en deux, n'importe où le long de son tiers supérieur, le morceau de corps restant développera plus de cellules organisatrices , qui arrangera alors une nouvelle tête brillante pour l'animal.

Ces cellules de commande apparaissent également naturellement le long du corps de l'hydre lorsqu'il bourgeonne, se reproduisant de manière asexuée.

Une hydre avec trois clones en herbe. (micro_photo/iStock/Getty Images Plus)

Pour comprendre ces pouvoirs mythiques de l'hydre , le biologiste de l'Université de Californie, Aide Macias-Muñoz, et ses collègues ont examiné de plus près la génétique de l'hydre, en comparant l'expression des gènes pendant la régénération de la tête et le bourgeonnement. Ils ont cartographié les zones du génome ouvertes à l'expression génique dans l'hypostome et les tissus en herbe.

Des recherches antérieures suggéraient épigénétique de multiples voies de développement sont impliquées, se référant à la façon dont les gènes de ces voies sont régulés. Jouer avec certains des gènes régulateurs peut produire des résultats bizarres, comme plusieurs organisateurs de tête le long du corps de l'hydre .

'Une découverte passionnante de ce travail est que les programmes de régénération de la tête et de bourgeonnement à Hydra sont assez différents', dit Macias-Muñoz.

«Même si le résultat est le même (une tête d'hydre), l'expression des gènes est beaucoup plus variable lors de la régénération. L'expression dynamique des gènes s'accompagne d'un remodelage dynamique de la chromatine aux sites où les facteurs de transcription développementaux se lient.

En d'autres termes, l'échafaudage autour duquel l'ADN s'enroule pour sa structure - sa chromatine - est ouvert dans ces régions pour permettre aux cellules d'utiliser ces gènes de développement.

Bon nombre de ces 2 870 régions du génome – identifiées comme étant « en cours d'utilisation » dans les cellules organisatrices lors de la régénération de la tête – comprennent des gènes activateurs, dont les produits aident à piloter d'autres processus de développement.

Ces résultats suggèrent que ces activateurs de développement complexes étaient présents avant que Cnidaria ne se sépare évolutivement du groupe d'animaux à symétrie bilatérale (qui nous inclut), il y a 600 millions d'années, explique Macias-Muñoz.

L'équipe a également découvert une famille de gènes impliqués dans la régénération de la tête appelée Fos , qui est également observé dans les processus de régénération d'autres espèces, notamment les poissons, les salamandres et les souris.

Les génomes des cnidaires comme l'hydre sont étonnamment similaires au nôtre, en particulier dans les gènes codant pour les protéines, ce qui signifie que les différences claires dans notre morphologie sont probablement dues à la façon dont les gènes sont régulés, expliquent les chercheurs.

Il a été démontré que les gènes activateurs de régulation évoluent plus rapidement que d'autres séquences codantes chez les animaux modèles de mammifères, ce qui peut indiquer un mécanisme important qui entraîne le changement et la diversité sur de longues périodes d'évolution.

'Par conséquent, l'étude des cnidaires offre des opportunités potentielles pour élucider des aspects clés de l'évolution [animale] tels que la formation du plan corporel bilatéral et du système nerveux', a déclaré le l'équipe a écrit dans son article .

La remarquable capacité de l'hydre à faire repousser sa propre tête est certainement un exemple spectaculaire de la puissance de l'épigénétique.

Cette recherche a été publiée dans Biologie et évolution du génome .

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