Les planaires et la régénération : Faits et applications possibles

Linda Crampton est un écrivain et un enseignant avec un diplôme spécialisé en biologie. Elle aime étudier la nature et écrire sur les êtres vivants.

Dugesia subtentaculata

Eduard Sola, via Wikimedia Commons, CC BY-SA 3.0 License

Qu’est-ce qu’un planaire ?

Pour de nombreux étudiants en biologie, le mot « planaire » évoque l’image d’un étrange ver plat aux yeux croisés et à l’étonnante capacité de régénération. Même de petits morceaux d’un planaire peuvent régénérer des parties manquantes du corps et former un individu complet. Cet animal est très populaire dans les laboratoires scolaires et dans la recherche scientifique. Les découvertes récentes sur sa biologie pourraient nous aider dans notre quête pour déclencher la régénération des tissus, des organes et des parties du corps humain.

De multiples espèces sont désignées sous le nom de planaires, même si beaucoup d’entre elles n’appartiennent pas au genre Planaria. Dugesia est souvent utilisé comme un planaire dans les laboratoires scolaires, par exemple. Les planaires sont des créatures d’eau douce qui ont de nombreuses caractéristiques en commun, notamment la plupart de leurs caractéristiques anatomiques et leur capacité à se régénérer. Ce sont de petites créatures que l’on peut voir à l’œil nu mais que l’on peut mieux observer au microscope. Les scientifiques font des découvertes intéressantes sur leurs cellules et leur comportement.

Taille des planaires de laboratoire typiques

Rev314159, va flickr, CC BY-ND 2.0 License

Les planaires appartiennent au phylum des vers plats, ou phylum des Platyhelminthes. Le nom de cet embranchement vient des mots grecs platy, qui signifie plat, et helminth, qui signifie ver. Les ténias et les douves sont également des vers plats.

Caractéristiques externes

Comme le nom de leur embranchement l’indique, les planaires ont un corps aplati. Leur couleur est variable. Ils se déplacent par un mouvement de glissement et d’ondulation. Leurs « yeux » sont en fait des ocelles (ou ocelles) qui peuvent détecter l’intensité de la lumière mais ne peuvent pas former une image.

Les planaires ont souvent une projection en forme d’oreille de chaque côté de leur corps à côté de leurs yeux. Ces projections sont appelées oreillettes. Elles ne jouent pas un rôle dans l’audition comme leur nom pourrait le suggérer mais contiennent plutôt des chimiorécepteurs pour détecter les produits chimiques. Elles sont également sensibles au toucher. Les oreillettes aident un planaire à trouver de la nourriture.

La bouche d’un planaire est située à peu près à mi-chemin sur la face inférieure de son corps. Chez de nombreux individus, on peut voir une structure en forme de tige à côté de la bouche et sous la surface de l’animal. Il s’agit du pharynx, une structure tubulaire qui mène au reste du tube digestif. Un planaire étend son pharynx à travers sa bouche afin d’aspirer la nourriture. Tous les planaires ont un pharynx et se nourrissent par cette méthode, même si la structure n’est pas visible extérieurement.

Systèmes digestif et excréteur

Un planaire possède un système digestif, excréteur et nerveux mais pas de système respiratoire ou circulatoire. L’oxygène pénètre dans le corps et se déplace vers les cellules de l’animal par diffusion. Le dioxyde de carbone quitte les cellules et se déplace vers la surface du corps par le même processus. La minceur du corps de l’animal rend pratique l’échange de gaz sans structures spéciales.

Digestion

Les planaires sont des carnivores et obtiennent leur nourriture par prédation ou par récupération. Le pharynx musclé s’étend à travers la bouche pour ramasser la nourriture et se retire ensuite dans le corps. Le pharynx mène à un tube digestif ramifié. Les nutriments de la nourriture se diffusent à travers la paroi de ce tube et dans les cellules de l’animal. Les aliments indigestes sont libérés par la bouche. Les planaires n’ont pas d’anus.

Excrétion

Le corps d’un planaire contient des structures tubulaires appelées protonephridia, qui contiennent des cellules flammes. Les cellules de flamme contiennent des structures filiformes appelées flagelles. Les flagelles battent, rappelant aux observateurs une flamme vacillante et donnant aux cellules leur nom. Les flagelles qui battent déplacent le fluide contenant des déchets hors du corps par des pores à la surface de l’animal.

Structure d’un neurone humain, ou cellule nerveuse

National Cancer Institute, via Wikimedia Commons, CC BY-SA 3.0 license

La structure ci-dessus est un neurone de mammifère, pas un neurone de planaire, mais elle montre la relation entre le corps cellulaire et l’axone chez les planaires. L’axone est le prolongement du corps cellulaire.

Système nerveux

La tête d’un planaire contient deux ganglions connectés, que l’on appelle les ganglions cérébraux. Un ganglion est une masse de tissu nerveux composée des corps cellulaires des neurones. Le corps cellulaire contient le noyau et les organites d’un neurone. Un prolongement du corps cellulaire, appelé axone, transmet l’influx nerveux au neurone suivant. Les nerfs d’un planaire contiennent un faisceau d’axones.

Les nerfs s’étendent des ganglions cérébraux à travers le corps du planaire, qui contient d’autres ganglions. Les ganglions et les nerfs forment un système nerveux en forme d’échelle, comme le montre l’illustration ci-dessous.

Les ganglions connectés dans la tête d’un planaire sont parfois appelés cerveau, bien qu’ils forment une structure beaucoup plus simple que notre cerveau. Néanmoins, l’activité du « cerveau » de l’animal est intéressante. Cette activité est explorée dans des expériences d’apprentissage et de pharmacologie impliquant l’animal.

Système nerveux d’un planaire

Putaringonit, via Wikimedia Commons, CC BY-SA 3.0 License

Le corps d’un planaire contient des muscles s’étendant dans plusieurs directions. Sa surface inférieure produit du mucus et possède de nombreuses structures ressemblant à des cheveux, appelées cils. Ces caractéristiques permettent à l’animal de se déplacer sur des surfaces en utilisant un mouvement de glissement grâce aux battements des cils. Les planaires nagent également dans l’eau.

Système reproducteur

Certaines espèces de planaires se reproduisent à la fois sexuellement et asexuellement. D’autres ne se reproduisent qu’asexuellement. Les espèces qui peuvent se reproduire sexuellement contiennent à la fois des ovaires et des testicules et sont donc hermaphrodites. Le sperme est échangé entre deux animaux lors de l’accouplement. Les œufs sont fécondés intérieurement et sont déposés dans des capsules.

Dans la reproduction asexuée, l’extrémité de la queue d’un planaire se sépare du reste de son corps. La queue développe une nouvelle tête et l’extrémité de la tête de l’animal développe une nouvelle queue. En conséquence, deux individus sont produits.

Cellules souches

Les planaires peuvent régénérer les parties manquantes grâce à la présence généralisée de cellules souches. Une cellule souche est non spécialisée mais peut produire des cellules spécialisées lorsqu’elle est stimulée correctement. Les cellules souches planaires sont connues sous le nom de néoblastes. La nature des néoblastes et les processus qui se produisent lorsque la régénération est activée et effectuée sont encore à l’étude.

Les humains ont également des cellules souches, mais dans une mesure plus limitée que les planaires. Les cellules ont une caractéristique connue sous le nom de puissance et sont classées comme suit.

  • Les cellules souches totipotentes peuvent produire tous les types de cellules du corps plus les cellules du placenta.
  • Les cellules puripotentes peuvent produire tous les types de cellules du corps mais pas les cellules du placenta.
  • Les cellules multipotentes peuvent produire plusieurs types de cellules spécialisées.
  • Les cellules unipotentes ne peuvent produire qu’un seul type de cellule spécialisée.

Les cellules souches des planaires sont pluripotentes (ou du moins celles qui ont été étudiées le sont). Il y en a tellement dans tout le corps que même un petit morceau de planaire contient ces cellules.

La vidéo ci-dessous montre un planaire coupé en deux puis se développant en deux organismes. Les biologistes supposent que le système nerveux d’un planaire étant beaucoup plus simple que le nôtre, il ne ressent pas la douleur comme nous le faisons. Il ne s’agit toutefois que d’une hypothèse.

Capacité à se régénérer

Les nouveaux individus produits en coupant un planaire particulier en morceaux sont génétiquement identiques à leur « parent ». Même lorsque le corps est coupé en plus de cent morceaux, chaque morceau se développera en un animal complet. Au XIXe siècle, un scientifique nommé Thomas Hunt Morgan a affirmé que 279 morceaux d’un planaire régénèrent de nouveaux individus.

Il n’est pas nécessaire de séparer complètement un planaire en morceaux pour déclencher la régénération. Si la tête est coupée en son milieu alors que le reste du corps est laissé intact, chaque moitié de la tête régénère la partie manquante. L’animal se retrouve donc avec deux têtes. La régénération chez un planaire prend environ sept jours ou parfois un peu plus longtemps.

Faits sur la régénération des planaires

  • Si ses néoblastes sont détruits par des radiations, un planaire qui a été coupé est incapable de régénérer les parties manquantes et meurt en quelques semaines.
  • Si de nouveaux néoblastes sont transplantés dans un animal irradié, il retrouve sa capacité de régénération.
  • Lorsqu’une partie d’un planaire est amputée, les néoblastes se déplacent vers la blessure et forment une structure appelée blastème. La production et la différenciation de nouvelles cellules se produisent dans cette structure.
  • Les morceaux obtenus à partir de deux zones du corps d’un planaire ne permettent pas de régénérer un animal entier. Ces zones sont le pharynx et la tête devant les ocelles.

Les chercheurs étudient les processus de signalisation qui indiquent aux néoblastes de migrer vers la zone lésée, puis de produire une gamme de cellules spécialisées. Cette recherche est importante pour comprendre le comportement des cellules souches chez les planaires et peut-être chez les humains.

Nouvelles tendances de la recherche : Gènes et ARN

Les cellules libèrent des molécules de signalisation pour influencer d’autres cellules. Ces molécules sont souvent des protéines. Elles font leur travail en s’unissant à des récepteurs à la surface d’autres cellules, qui sont également des protéines. L’union d’une molécule de signalisation et de son récepteur déclenche une réponse particulière dans la cellule réceptrice.

L’ADN dans le noyau d’une cellule contient des instructions codées pour fabriquer les protéines nécessaires à un organisme, y compris celles qui agissent comme molécules de signalisation. Le code pour la fabrication d’une protéine spécifique est transcrit sur une molécule d’ARN messager, qui se déplace vers les ribosomes à l’extérieur du noyau. C’est là que la protéine concernée est fabriquée.

Chaque gène d’une molécule d’ADN code pour une protéine spécifique. Certains chercheurs sur les planaires concentrent leurs études sur les gènes et les transcriptions d’ARN (ARN messager transcrit à partir d’un gène spécifique dans une molécule d’ADN). Ces études peuvent offrir de nouvelles perspectives sur le processus de régénération chez les animaux.

Un gène de cellule souche de planaire qui est censé être impliqué dans la régénération est appelé le gène piwi (prononcé pee-wee). Nous avons un gène étroitement apparenté dans notre sperme et nos œufs. Il joue également un rôle dans l’activité de nos cellules souches. Certains des autres gènes impliqués dans la régénération des planaires ressemblent à ceux des humains. Peut-être apprendrons-nous un jour comment utiliser ces gènes dans la régénération de parties du corps humain.

Schmidtea mediterranea

Alejandro Sanchez Alvarado, via Wikimedia Commons, CC BY-SA 2.5 License

Schmidtea mediterranea est un planaire populaire dans la recherche scientifique. Il est originaire d’Europe et possède une excellente capacité à se régénérer.

Nb2 Cells

Une équipe de chercheurs des États-Unis a fait des découvertes intéressantes sur les cellules souches de planaires. Les chercheurs ont mis au point une nouvelle méthode d’identification et de classification des néoblastes planariens. Ils ont ainsi découvert douze types de néoblastes, dont un type qu’ils appellent sous-type 2 ou Nb2.

Nb2 est pluripotent et possède à sa surface une protéine appelée tétraspanine. Cette protéine est codée dans un gène appelé tétraspanine-1. La tétraspanine est en fait le nom d’une famille de protéines. Notre corps contient certains membres de cette famille. Chez les humains, les protéines sont impliquées dans le développement et la croissance des cellules.

Les scientifiques ont découvert les faits suivants sur le comportement des cellules Nb2.

  • Lorsque les chercheurs ont coupé des planaires, ils ont constaté que la population de cellules Nb2 dans chaque moitié augmentait rapidement.
  • Les cellules isolées dans du matériel de laboratoire ont survécu à une radiothérapie sublétale.
  • Lorsque des planaires ont été exposés à une dose de radiation qui aurait normalement été létale, une seule cellule Nb2 injectée s’est multipliée puis s’est répandue dans les animaux, les sauvant.
  • Le transcriptome d’une cellule est la somme de toutes ses transcriptions d’ARN. Le transcriptome des cellules Nb2 est différent au cours de la vie normale, après une exposition à des radiations sublétales, et au cours de la régénération. Cela suggère qu’un ensemble différent de protéines est fabriqué dans chaque situation.

Planaria torva

Holger Brandl et al, via Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0 License

Possible pertinence pour la biologie humaine

Il peut sembler étrange qu’une créature qui semble si différente des humains puisse détenir des informations pertinentes pour notre biologie. Au niveau cellulaire, cependant, les planaires ont beaucoup en commun avec les humains. Même leurs organes et leurs systèmes présentent certaines similitudes avec ceux des humains.

Un chercheur appelle les planaires une boîte de Petri in-vivo pour les cellules souches pluripotentes. Une expérience in-vivo est réalisée sur des êtres vivants. Une expérience in-vitro se fait dans du matériel de laboratoire, comme les boîtes de Petri. Les expériences réalisées dans de la verrerie peuvent être utiles. Elles ont cependant une valeur limitée, car les interactions que l’on trouve dans les corps vivants sont absentes. Dans le corps du planaire, ces interactions sont présentes. L’étude de ces animaux pourrait conduire à des percées dans notre compréhension de la biologie humaine.

  • Informations sur les vers plats de l’Université Rice
  • Introduction aux platyhelminthes du Musée de paléontologie de l’Université de Californie
  • Faits sur la régénération des planaires de l’Institut Max Planck de médecine moléculaire. Medicine
  • Information sur un néoblaste nouvellement découvert du magazine Science
  • Un résumé des nouvelles recherches sur le Nb2 de la revue Cell

© 2018 Linda Crampton

Linda Crampton (auteur) de Colombie-Britannique, Canada, le 29 juin 2018 :

Merci beaucoup, Devika.

DDE le 29 juin 2018:

Vous m’avez diverti avec de nombreux faits et titres fascinants. Celui-ci ne fait pas exception !

Linda Crampton (auteur) de Colombie-Britannique, Canada le 21 juin 2018 :

Merci beaucoup pour la visite et le gentil commentaire, RTalloni. Je déteste voir les vers de terre en difficulté, moi aussi !

RTalloni le 21 juin 2018:

Très intéressant, et à frissons ! 🙂 Votre écriture est toujours perspicace et divertissante, rendant les sujets que vous abordez encore plus captivants.

Penser à la façon dont les planaires servent les efforts de recherche pour comprendre à quel point les cellules sont étonnantes est un truc fascinant. Cela servira aux étudiants et cela donne au reste d’entre nous beaucoup à réfléchir.

Alors que je travaille dans le jardin, il semble inévitable qu’un ver de terre ait des problèmes avec un outil. J’espère toujours que ce que j’ai entendu est vrai car je déteste les voir en difficulté !

Linda Crampton (auteur) de Colombie-Britannique, Canada le 21 juin 2018 :

Salut, Adrienne. Je vous remercie de votre visite. Les planaires ont effectivement des caractéristiques intéressantes. Il sera intéressant de voir s’ils nous aideront dans le futur.

Adrienne Farricelli le 21 juin 2018:

Avec des caractéristiques aussi intéressantes, il n’est pas étonnant que les planaires soient utilisés dans la recherche. Espérons qu’ils pourront nous apporter de nombreuses réponses.

Linda Crampton (auteur) de Colombie-Britannique, Canada le 20 juin 2018:

Merci beaucoup pour le commentaire, Liz.

Liz Westwood du Royaume-Uni le 20 juin 2018:

C’est un article très informatif et bien documenté. J’ai toujours l’impression d’apprendre beaucoup en lisant vos articles.

Linda Crampton (auteur) de Colombie-Britannique, Canada le 19 juin 2018:

J’aime aussi bien l’étymologie que l’entomologie, Bede ! Je vous remercie beaucoup pour le commentaire. Les planaires sont définitivement des créatures étonnantes.

Bede du Minnesota le 19 juin 2018:

J’apprends toujours de nouvelles choses avec vos articles, Linda. Les planaires sont tout simplement des créatures étonnantes et penser que la biologie humaine pourrait bénéficier de l’étude de leurs capacités de régénération est un motif d’émerveillement. Merci également d’avoir expliqué le sens des mots grecs. Etymologie ou entomologie – j’aime les deux.

Linda Crampton (auteur) de Colombie-Britannique, Canada le 19 juin 2018 :

Salut, Dora. J’apprécie votre commentaire. Les planaires sont des créatures inhabituelles. Il est intéressant d’explorer leurs capacités.

Linda Crampton (auteur) de Colombie-Britannique, Canada le 19 juin 2018:

Merci beaucoup, Manatita. J’espère que la recherche sur les planaires s’avérera utile pour les humains. Nous pourrions découvrir des faits importants sur notre biologie en étudiant ces animaux.

Dora Weithers des Caraïbes le 19 juin 2018:

Vous faites un grand pour maintenir notre intérêt pour ces créatures mystérieuses. Bien sûr, les planaires sont importants. Le processus de régénération est très intéressant et les caractéristiques externes sont si différentes de ce que nous devinons qu’elles seraient. Comme toujours, merci pour la leçon.

manatita44 de londres le 19 juin 2018:

Des trucs fascinants!

Surtout les vidéos. Je pensais que la recherche sur les planaires peut éventuellement aider les humains, mais vous avez abordé ce sujet vers la fin, en particulier les cellules souches.

Nous sommes tellement avancés maintenant intellectuellement, scientifiquement et électroniquement. Donc certaines réponses sont purement une question de temps.

Encore un morceau briĺiant, Alicia.

Linda Crampton (auteur) de Colombie-Britannique, Canada le 18 juin 2018:

C’est un point très intéressant, Heidi. J’apprécie votre commentaire et j’espère que vous passez également une excellente semaine.

Heidi Thorne de la région de Chicago le 18 juin 2018:

Toujours éducatif ! Je pense que la valeur de l’étude de ces mini créatures sera super précieuse lorsque nous découvrirons enfin la vie sur d’autres mondes. Ce qui est prévu, c’est qu’on va probablement découvrir des organismes simples. En les comparant à ce qui existe sur notre planète, nous pourrons certainement mieux comprendre ce qu’est la « vie ». Merci pour ce partage et passez une merveilleuse semaine !

Linda Crampton (auteur) de Colombie-Britannique, Canada le 18 juin 2018 :

C’est tellement vrai, Bill. J’espère que de nouvelles découvertes apparaîtront bientôt.

Bill Holland de Olympia, WA le 18 juin 2018:

Il y a tellement de choses que nous ne savons toujours pas, et d’une certaine façon, c’est très excitant. Cela signifie simplement que de nouvelles découvertes sont à venir bientôt, des découvertes qui, espérons-le, profiteront grandement à l’humanité.

Linda Crampton (auteur) de Colombie-Britannique, Canada le 18 juin 2018:

Merci, Mary. J’espère que la recherche sera utile pour les humains. Je pense que l’action des cellules souches est un sujet fascinant.

Mary Norton de l’Ontario, Canada le 18 juin 2018:

C’est intéressant et j’espère vraiment que cette recherche continue car elle semble très prometteuse pour les humains, en particulier pour la régénération cellulaire. Il y a tellement de choses dans les cellules, tant chez les animaux que chez les humains, que nous ne connaissons pas encore. Merci d’avoir écrit sur ce sujet.

Linda Crampton (auteur) de Colombie-Britannique, Canada le 18 juin 2018 :

Hi, Ann. Merci pour votre visite. Les planaires ont effectivement l’air plutôt mignons, surtout lorsqu’ils sont grossis. Ce sont des animaux intéressants et potentiellement très utiles.

Ann Carr du sud-ouest de l’Angleterre le 18 juin 2018:

Votre titre m’a attiré. ‘Mais qu’est-ce qu’un planaire ?’ me suis-je dit.

Quelles créatures fascinantes que celles-ci ! Elles ont l’air plutôt mignonnes. Votre article était fascinant aussi.

Je suis toujours étonné de ce que la nature peut faire ; les complications sont étendues. Nous pensons être la race supérieure mais cela me fait me poser des questions.

Il serait formidable que la recherche sur le planaire s’avère aider les humains avec le traitement des cellules souches et autres.

Merci pour l’éducation, Linda.

Ann

Linda Crampton (auteur) de Colombie-Britannique, Canada le 17 juin 2018:

Merci beaucoup, Flourish. Les possibilités sont passionnantes. J’espère que la recherche mènera éventuellement à de merveilleux résultats pour les humains. Passez une excellente semaine!

FlourishAnyway des États-Unis le 17 juin 2018:

C’était tout à fait fascinant et donne vraiment du crédit à la notion que les cellules souches ont une importance énorme pour nous et les autres êtres vivants. Imaginez les possibilités ! Super article !

Linda Crampton (auteur) de Colombie-Britannique, Canada le 17 juin 2018 :

Hi, Jackie. J’apprécie toujours vos visites, surtout si peu de temps après la publication d’un article. La régénération des vers de terre est souvent impressionnante, bien que la capacité dépende de l’espèce et de l’endroit où le ver est coupé. Espérons que les études des planaires et des vers de terre nous aideront un jour.

J’espère que vous passerez une excellente semaine, Jackie. Vous n’êtes définitivement pas une idiote !

Jackie Lynnley du beau sud le 17 juin 2018:

Aucun système respiratoire n’est étonnant. Sûrement que l’étude et les faits apportés de cela auront une grande valeur pour nous un jour, ou je le penserais certainement.

La reproduction ressemble beaucoup au ver de terre aussi, n’est-ce pas ? Je veux dire, étant une fille de la campagne est la seule façon que j’aurais la connaissance de cela et non pas de toute nature sexuelle, mais simplement parce que j’ai été enseigné prendre toutes les pincées d’entre eux pour pêcher avec vous voulez et ils vont juste devenir un autre ver!

Difficile d’oublier cette leçon.

Article très amusant comme d’habitude, pour aider à éduquer nous, les nuls, Linda!

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