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«Cracheur de ver» donne un aperçu de la recherche sur le c?ur
À première vue, il ne semble pas que nous ayons beaucoup en commun avec le nématode Caenorhabditis elegans, un ver rond qui détruit les bactéries et que l'on trouve généralement dans le sol. Mais regardez de plus près, et il devient clair pourquoi cette petite créature est tellement aimée par les biologistes qui étudient la nature des cellules.
Cette reconstruction 3D du pharynx du nématode C. elegans montre l'emplacement du neurone M1 - au centre - qui contrôle le comportement de crachement du ver.
Crédit d'image: Nikhil Bhatla et al., MIT
Par exemple, C. elegans est multicellulaire et se développe à partir d'un ovule fécondé, tout comme nous, et ses cellules ont des caractéristiques communes avec certaines de nos cellules. Et maintenant, une nouvelle étude révèle qu'elle goûte et crache des aliments toxiques - un mécanisme de survie qu'elle partage avec de nombreux organismes complexes.
Les scientifiques à l’origine de cette nouvelle étude ont découvert que la façon dont le ver utilise son pharynx - la partie avant de son tube d’alimentation - pour recruter des aliments nocifs et toxiques pourrait avoir des implications importantes pour la recherche sur le c?ur humain.
Dans le simple ver, le pharynx est essentiellement une pompe musculaire myogénique qui aspire les bactéries dans son intestin en rythme. Le muscle de l'organe simple est constitué de cellules myogéniques qui se contractent sans stimulation du système nerveux, comme le muscle myogène du c?ur humain et d'autres organes.
Dans le journal Biologie ActuelleDes chercheurs du Massachusetts Institute of Technology (MIT) de Cambridge, au Massachusetts, expliquent comment ils ont identifié trois circuits qui contrôlent l'organe d'alimentation du ver.
Le comportement cracheur du ver «rappelle les maladies valvulaires cardiaques»
Deux des circuits identifiés par l'équipe sont à l'intérieur de l'organe d'alimentation du ver - l'un arrête la pompe d'alimentation tandis que l'autre déclenche le crachat. Le troisième circuit relaie les signaux provenant de l'extérieur de l'organe, contrairement au système nerveux autonome qui aide à contrôler les organes internes d'organismes plus complexes.
L’équipe dit savoir comment les cellules nerveuses contrôlent le pharynx dans C. elegans pourrait nous aider à mieux comprendre les muscles myogéniques humains - tels que ceux du c?ur et de l’estomac.
Par exemple, le c?ur humain a des cellules qui se contractent par elles-mêmes sans stimulus externe pour pomper des substances dans des tubes. Il repose également sur des signaux externes provenant du cerveau pour réguler la fréquence cardiaque et d'autres fonctions.
Selon le premier auteur, le Dr Nikhil Bhatla, biologiste au MIT, les résultats soulèvent également d’autres points d’intérêt. Le comportement de crachat du ver les fait penser à des maladies cardiaques valvulaires, où le sang est parfois pompé dans la mauvaise direction. Il dit que cela soulève la question:
"Y a-t-il des neurones dans le c?ur qui détectent les niveaux d'oxygène, ou certaines hormones, ou d'autres molécules, et contrôlent quand les valves s'ouvrent et se ferment?"
Dans des travaux antérieurs, l’équipe avait découvert que dans plusieurs cellules nerveuses du ver, deux récepteurs gustatifs - GUR-3 et LITE-1 - contrôlent la réponse du ver aux toxines telles que le peroxyde d’hydrogène et d’autres composés nocifs de l’oxygène. produire.
Ils ont remarqué que lorsque le ver «goûte» ces composés, il arrête de s’alimenter et s’éloigne de la lumière.
Une étude montre que le ver crache, ne régurgite pas
Dans la nouvelle étude, l’équipe a observé ce qui s’est passé quand ils ont fait briller la lumière plus longtemps. Ils ont remarqué que cela provoquait une "réponse en rafale" où le ver cessait initialement de se nourrir, puis recommençait, dans de courtes périodes d'activité stop-start.
Lorsqu'ils se sont penchés sur les réponses de la part du ver à l'alimentation, l'équipe a remarqué des bulles apparaissant autour de la broche en forme de bouche du ver.
Un examen plus approfondi avec une caméra à 1 000 images par seconde attachée au microscope a révélé que les bulles de crachats contenaient des bactéries ingérées. Il existe des preuves d'autres nématodes "crachant", mais pour des raisons différentes. Par exemple, certains vers parasites régurgitent - ils crachent des substances dans les plantes pour les transformer en liquides pour la digestion.
"Mais personne ne connaissait le simple C. elegans le ver pourrait cracher », commente le Dr Bhatla.« C'était complètement inattendu. "
Ils savaient déjà que le ver pouvait faire sortir les liquides par la bouche - il filtre et expulse les fluides inutiles tout en conservant les bactéries dont il se nourrit. Mais l’équipe dit qu’il semble que le ver ne ferme pas son filtre quand il goûte les produits chimiques toxiques - cela expulse tout le lot.
Une des nombreuses raisons que les biologistes utilisent C. elegans pour étudier le comportement des cellules et des tissus, c'est que - contrairement aux humains qui ont des milliards de neurones - le ver ne possède que 302 cellules nerveuses. Cela a permis de cartographier toutes les connexions - révélant ce que les scientifiques appellent le "connectome" du ver.
Les résultats pourraient conduire à de nouveaux remèdes pour les maladies valvulaires cardiaques
Pour l'étude, l'équipe a identifié les neurones qui contrôlent l'apport alimentaire du ver en tuant progressivement les 20 neurones du pharynx. Ils ont découvert que lorsqu'ils ont tué un neurone connu sous le nom de M1, le ver a cessé de cracher. Le neurone exprime le récepteur du goût LITE-1.
Les chercheurs pensent que cette découverte pourrait nous aider à mieux comprendre les maladies cardiaques. Par exemple, il peut révéler une nouvelle cause de régurgitation aortique, où - en raison de la fermeture imparfaite des valvules cardiaques - le sang oxygéné retourne dans le c?ur plutôt que dans le reste du corps.
Le Dr Bhatla dit que s'ils découvrent que le c?ur humain contient également des neurones de type M1, ils détectent peut-être des substances nocives dans le sang et disent aux valves cardiaques de rester ouvertes - peut-être pour arrêter la propagation des substances.
Les chercheurs notent dans leur article:
"Si cette analogie est confirmée, de nouvelles thérapies pourraient constituer une alternative à la chirurgie pour remédier à la cardiopathie valvulaire en inhibant la fonction de ces neurones."
Les instituts nationaux de la santé ont financé l'étude.
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