La régénération de la nageoire caudale a lieu chez le poisson zèbre dès le stade larvaire. Ce modèle est intéressant pour la mise en évidence des mécanismes impli-
Figure 39: Anatomie du système digestif de la larve à 5 jpf. A. Vue dorsale, E : oesophage, G : vésicule biliaire, I : intestin, L : foie, P : pancréas, Ph : pharynx, Pi : unique ilôt pancréatique, SB : vessie natatoire. Les lignes en pointillées et pleines représentent le canal du foie, du pancréas et de la vésicule biliaire. La tête de flèche noire indique le canal de la vessie natatoire. B, C. Vue latérale de la larve à 5 jpf, l’astérisque montre la lumière de l’intestin. Figure de Wallace et al. 2003.
qués dans la régénération des appendices.
Lors de la régénération deux domaines doivent être mis en place, l’épiderme de cica- trisation et le blastème. L’épiderme de cicatrisation permet de créer une niche pour le blastème. Le blastème contient les cellules nécessaires à la fomation du nouvel ap- pendice. Le devenir des cellules dépend de leur position dans le blastème : la partie apicale contient les cellules indifférenciées et la partie basale contient les cellules qui entrent en différenciation.
Le processus de régénération nécessite une balance entre prolifération/auto-renouvellement et différenciation. La régulation de l’expression génique par les mécanismes épigé- nétiques est importante pour le contrôle de la plasticité cellulaire et de la différen- ciation. Le processus de régénération nécessite la ré-expression des gènes exprimés lors de l’embryogénèse. Les gènes réprimés lors du développement contiennent les marques H3K4me3 et H3K27me3. Lors de la régénération la marque H3K27me3 est perdue et les gènes sont ré-exprimés (Stewart et al. 2009). La régénération de la nageoire caudale est complète entre 2 à 4 semaines chez l’adulte. L’initiation de la régénération ne nécessite pas le processus d’inflammation par les neutrophiles et les macrophages (Mathew et al. 2007). Chaque rayon se régénère indépendamment. La
nageoire caudale est composée de 16 à 18 segments principaux osseux séparés par des tissus mous composés de fibroblastes, de vaisseaux sanguins et de cellules ner- veuses (figure 40A et B). La partie distale de la nageoire caudale est cartilagineuse et se termine par une structure en brosse appelée actinotriches.
Figure 40: Structure de la nageoire caudale. Visualisation du squelette de la na- geoire caudale, coloration bleu alcian (cartilage) et rouge alizarine (os). A. La nageoire caudale possède une morphologie bi-lobulée, elle est composée de 16 à 18 segments qui parfois se ramifient, cette structure est appelée lépidotriche (struc- tures colorées). La coloration au rouge alizarine montre que les lépidotriches sont des structures osseuses sauf la partie distale colorée en bleu (cartilage). Les seg- ments sont inter-connectés par des tissus mous (non colorés). Les segments des lépidotriches contiennent les ligaments (partie blanchâtre). B. La calcification n’est pas totale ou absente dans la partie la plus distale. Echelle A. 1000 µm B. 100 µm. Figure de Pfefferli et al. 2015.
La nageoire caudale est composée de différents types cellulaires qui se régénèrent afin de former le nouvel appendice. La régénération est permise par la formation au niveau apical d’un tissu prolifératif contenant des cellules indifférenciées ; appelé le blastème. Après amputation un tissu blanchâtre (épiderme de cicatrisation et quelques cellules du blastème) est formé entre le jour 1 et 2 post amputation (jpa), ce tissu croît jusqu’à 4 jpa. A partir de 6 jpa le tissu blanchâtre est toujours présent mais la base se différencie pour former les nouveaux tissus et il est pigmentée. A 3 semaines post amputation la taille et la forme de la nagoire sont retrouvées, cette évolution est représentée figure 41 et schématisée figure 43.
Formation de l’épiderme de cicatrisation et du blastème. 1jpa. Un jour
après amputation l’épiderme de cicatrisation s’épaissit et le tissu situé en dessous est désorganisé, les vaisseaux sanguins ont cicatrisé. L’épiderme de cicatrisation sécrète
Figure 41: Echelle de temps de la régénération de la nageoire caudale chez
l’adulte. A. Appendice original avant amputation, à 1 jpa formation du tissu
blanchâtre composé de l’épiderme de cicatrisation et de quelques cellules du blastème. A 3 jpa le blastème est formé, à 6 jpa la croissance est rapide, le tissu blanchâtre se trouve au niveau apical, à la base les cellules se différencient et la pigmentation apparaît. A 20 jpa la taille de la nageoire caudale et sa forme sont proches de la nageoire avant amputation. Le tissu blanchâtre reste à l’apex de la nageoire pour la croissance et la régénération. B. Grossissement des différents stades de la régénération au niveau de la zone amputée (ligne pointillée). Echelle A. 1000 µm B.-D. 100 µm. Figure adaptée de Pfefferli et al. 2015.
des facteurs comme Sonic Hedghog, Wnt5b, Fgf24 pour contrôler la fonction du blastème. La formation de l’épiderme de cicatrisation est dépendante du blastème qui sécrète Fgf20, Sdf1, Igf2 et l’acide rétinoïque. Si ces facteurs sont inhibés, il n’y a pas de formation ni du blastème ni de l’épiderme de cicatrisation. L’acide rétinoïque est présent quelques heures après l’amputation et maintient la prolifération des cellules du blastème et permet la survie cellulaire (Blum et al. 2012). Les glucocorticoïdes sont importants pour la mise en place du blastème et de l’épiderme de cicatrisation. L’inhibition des glucocorticoïdes empêche la régénération (Mathew et al. 2007).
3 jpa. A 3 jpa le blastème acquiert une organisation selon l’axe apico-basal. Les
cellules prolifératives expriment msxb induite par le Fgf lors de la formation du blastème, plus tard son expression est restreinte aux cellules non prolifératives à la base du blastème ; ainsi l’expression de msxb permet de mettre en place un axe de régénération (Nechiporuk et al. 2002). Notch maintient les cellules du blastème en prolifération et dans un état indifférencié (Pfefferli et al. 2015).
Régénération des structures osseuses et cartilagineuses. Les gènes actino-
et al. 2010a). Le blastème est formé par des cellules indifférenciées. Les ostéoblastes matures se dédifférencient et font partie du blastème afin de former les nouveaux lépidotriches. La dédifférenciation des ostéoblastes est permise grâce à l’expression de la voie Wnt/βCaténine, l’activation de cette voie induit la transition épithélio- mésenchymateuse des ostéoblastes (Stewart et al. 2014). Les ostéoblastes dédiffé- renciés ne se différencient qu’en ostéoblastes, leur prolifération et migration vers le blastème est dépendante du Fgf.
Les ostéoblastes dédifférenciés se trouvent au bord du blastème (Knopf et al. 2011). Selon Singh et al. 2012, d’autres types cellulaires peuvent se différencier en os- téoblastes et participer à la régénération des lépidotriches. La différenciation des ostéoblastes se fait par l’activation de sp7 et dkk1b via Bmp (Bone Morphogenetic Protein), Bmp contrôlent la croissance et la différenciation des os lors de la régéné- ration de la nageoire caudale (Stewart et al. 2014).
Régénération des vaisseaux sanguins. Les vaisseaux sont cicatrisés 1 jpa puis connectés aux veines et aux artères 2 jpa. La régénération se fait par la formation d’un plexus (anastomose des différents vaisseaux) non structuré. Cependant le réseau sanguin identique à l’initial est retrouvé à 35 jpa. L’angiogénèse et la formation du plexus dépendent de l’expression de reg6 (figure 42) (Huang et al. 2003).