Le poisson zèbre ne fait que quelques centimètres de long, mais il possède des pouvoirs surdimensionnés. Lorsque leurs cœurs ou leurs cerveaux sont endommagés, ils se régénèrent. Quand leurs nageoires sont coupées, elles repoussent. Quand ils sont aveuglés, ils peuvent retrouver la capacité de voir.
C'est cette dernière capacité qui fait l'objet de nouvelles recherches potentiellement révolutionnaires. Les scientifiques de Vanderbilt ont peut-être découvert la clé de la régénération de la rétine du poisson zèbre. Si le processus peut être reproduit chez l’homme, de nouveaux traitements pour la cécité causée par une maladie ou une lésion de la rétine seront mis à profit.
«Tandis que j'en apprenais de plus en plus sur la capacité du poisson zèbre à régénérer la plupart des tissus et des organes, j'ai été intriguée, en particulier par le fait que la rétine du poisson zèbre peut être endommagée et causer la cécité, mais il ne faut qu'environ trois à quatre semaines pour retrouver la vision. », Explique James Patton, professeur de sciences biologiques à Vanderbilt, qui a dirigé la recherche.
Le poisson zèbre, un vairon d'eau douce nommé pour ses rayures caractéristiques, est depuis longtemps un sujet de test populaire pour les chercheurs. Ils se reproduisent facilement en captivité, grandissent rapidement et leurs bébés sont complètement transparents, ce qui facilite l'étude de leurs organes. Ensuite, il y a leurs capacités de régénération. Comme ils partagent 70% du code génétique humain, il est souvent possible de les utiliser pour étudier les caractéristiques et les maladies génétiques humaines.
La structure et les types de cellules de la rétine du poisson zèbre sont presque identiques à ceux de l’homme. Chacune contient trois couches de cellules nerveuses: des photorécepteurs détecteurs de lumière, des cellules horizontales intégrant un signal et des cellules ganglionnaires qui transmettent des informations visuelles au cerveau.
«Je suis donc devenu de plus en plus intrigué par la raison pour laquelle les humains ne peuvent pas régénérer les rétines et les rétines endommagées», déclare Patton.
Ces cinq images, couvrant 28 jours, montrent comment la régénération se produit dans la rétine du poisson zèbre. Les bâtonnets sont indiqués en vert, les cellules en régénération en rouge et toutes les autres cellules sont en bleu. Les cellules en régénération remplacent les bâtonnets mourants. (Le laboratoire Patton / Vanderbilt) Les lésions rétiniennes sont à l’origine de nombreuses causes majeures de cécité dans les pays développés. Ces causes incluent la dégénérescence maculaire, une maladie souvent liée à l’âge, dans laquelle une partie de la rétine est endommagée, entraînant une vision floue et des points blancs la rétinopathie diabétique, où le diabète endommage les vaisseaux sanguins de la rétine; et la rétinite pigmentaire, une maladie génétique provoquant la dégénérescence des cellules photoréceptrices de la rétine. Puisque la rétine humaine ne se régénère pas, tout dommage à la rétine causé par une maladie ou une blessure est permanent.
Patton et son équipe sont devenus curieux de savoir comment, exactement, la régénération de la rétine du poisson zèbre est initiée. Des études antérieures ont suggéré que les facteurs de croissance sécrétés par les photorécepteurs mourants dans les yeux des poissons pourraient déclencher le processus, provoquant la formation de cellules souches dans les yeux pour commencer la dédifférenciation (remontant à un stade de développement plus précoce), puis se différencier en nouvelles cellules de la rétine. Mahesh Rao, l'un des étudiants de Patton, a eu l'idée d'examiner le neurotransmetteur GABA, un messager chimique dans le cerveau qui réduit l'activité des neurones, notant que le GABA contrôlait l'activité des cellules souches dans le cerveau des souris.
L’équipe a testé l’idée de Rao en aveuglant le poisson-zèbre, ce qui peut être fait en la plongeant dans l’obscurité pendant quelques jours, puis en l'exposant à une lumière vive, puis en leur donnant des médicaments stimulant le GABA. Ils ont également administré des médicaments réduisant le GABA au poisson zèbre ayant une vision normale. Ils ont découvert que les poissons aveugles recevant des médicaments stimulant le GABA ne pouvaient pas régénérer leurs rétines normalement, tandis que les poissons normaux avec des taux de GABA réduits commençaient à régénérer leurs rétines. Cela suggère qu’il s’agissait bien d’une baisse de la concentration de GABA qui a lancé le processus de régénération de la rétine.
Les résultats ont été publiés ce mois-ci dans la revue Stem Cell Reports .
De gauche à droite: James Patton, Mahesh Rao et Dominic Didiano au laboratoire du poisson zèbre (The Patton Lab / Vanderbilt) «Nous espérons utiliser le modèle de poisson pour comprendre les facteurs et les mécanismes régulant la régénération de la rétine, dans l’espoir que nous pourrons appliquer les leçons apprises aux humains», déclare Patton.
L'équipe commence à tester la théorie GABA sur des souris. Si cela fonctionne, des essais sur des humains permettront de déterminer si les inhibiteurs du GABA peuvent stimuler la régénération de la rétine.
Si la recherche porte effectivement ses fruits chez l’homme, une partie des quelque 40 millions d’aveugles dans le monde aura peut-être un jour un petit poisson rayé à remercier.
