La minuscule méduse Turritopsis dohrnii inverse son cycle vital face au stress et régénère ses tissus, un phénomène unique dans le règne animal. Des chercheurs étudient ses mécanismes cellulaires pour développer de nouvelles approches en biologie régénérative, bien que l’application directe chez l’humain reste un défi lointain.

Dans les eaux du bassin méditerranéen, un organisme minuscule de quelques millimètres seulement défie les lois habituelles de la biologie. Connue sous le nom populaire de méduse immortelle, la Turritopsis dohrnii possède la capacité de rajeunir après avoir atteint l’âge adulte, inversant ainsi le sens conventionnel de son existence.

Face aux situations de stress, de privation, de blessures ou de variations de salinité, la créature ne périt pas systématiquement. Elle s’immobilise, tombe au fond de son récipient et initie une transformation radicale.

La méduse se transforme en polype

Le processus de rajeunissement commence lorsque le corps de la méduse adulte se métamorphose en une masse de cellules amorphes. En l’espace de un à trois jours, une structure appelée polype émerge de cette masse. Ce polype se développe ensuite pour former une colonie entière capable de libérer de nouvelles méduses.

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Cette réorganisation implique un mécanisme de transdifférenciation décrit dans la recherche scientifique. Les cellules spécialisées d’un organisme adulte se dédifférencient pour acquérir de nouvelles identités cellulaires semblables à des cellules souches, avant de se spécialiser à nouveau pour bâtir une nouvelle forme de vie.

Maria Miglietta, biologiste marine à l’Université Texas A&M à Galveston

Cependant, les scientifiques rappellent que cette immortalité biologique n’a rien d’une invulnérabilité absolue. Les prédateurs, les maladies, la disponibilité fluctuante du plancton ou les algues capables d’asphyxier les colonies mettent fin à l’existence de ces organismes dans leur milieu naturel.

Analyses génétiques et études de la PNAS

Pour comprendre les ressorts de cette longévité exceptionnelle, des équipes de recherche se sont penchées sur le génome de l’espèce. Des scientifiques de l’Université d’Oviedo ont ainsi séquencé l’ADN de la Turritopsis dohrnii pour le comparer à celui de la Turritopsis rubra, une parente proche dépourvue de cette capacité de régénération post-maturité. Les résultats de ces travaux ont été publiés dans la revue Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

L'analyse révèle des variations dans les gènes associés aux grands mécanismes du vieillissement cellulaire :

• La réplication et la réparation du génome
• Le maintien de la longueur des télomères
• Le contrôle du stress oxydatif
• La rénovation et la plasticité des cellules souches
• La communication intercellulaire

Les chercheurs n’ont pas découvert un gène unique responsable de l’immortalité, mais plutôt un réseau complexe de régulation. Lors du voyage inverse vers le stade juvénile, des modifications apparaissent au niveau de la pluripotence cellulaire, sous le contrôle de protéines spécifiques de type Polycomb qui modulent l’expression génétique.

Perspectives en médecine régénérative et limites

L’étude de ces mécanismes nourrit l’espoir d’appliquer des principes similaires à la médecine humaine pour réparer des tissus endommagés ou traiter des pathologies liées à l’âge. Des analyses menées en 2019 et 2021 ont mis en évidence l’activation de gènes impliqués dans la maintenance des télomères et la réparation de l’ADN lors de la phase de formation des kystes.

Michael Koldobskiy, oncologue pédiatrique et médecin-chercheur à l’Université Johns Hopkins

Malgré l’enthousiasme, la communauté scientifique appelle à la prudence. La complexité de l’organisme humain ne permet pas d’extrapoler directement les observations faites sur un cnidario. En outre, la stimulation de la prolifération cellulaire et du retour à des états indifférenciés comporte un risque majeur en médecine humaine, s’apparentant aux mécanismes de développement des tumeurs cancéreuses.

Les scientifiques poursuivent l’examen des gènes actifs durant le cycle pour déterminer si ces programmes biologiques possèdent des équivalents actionnables chez les mammifères.