Une étude, dont les résultats intitulés «An evolutionarily-conserved Wnt3/β-catenin/Sp5 feedback loop restricts head organizer activity in Hydra» ont été publiés dans la revue Nature Communications, a permis de découvrir l’identité de l’inhibiteur, une protéine appelée Sp5, induit par le centre organisateur au niveau de la tête de l’Hydre d’eau douce et, de plus, l'étude est parvenue à déchiffrer le dialogue entre les deux activités antagonistes exercées par ce centre organisateur qui maintient un corps adulte à une seule tête.

Rappelons tout d'abord que l’Hydre d’eau douce, «souvent considérée comme immortelle» est «dotée d’un pouvoir de régénération prodigieux, découvert par le naturaliste genevois Abraham Trembley il y a près de 300 ans» puisque «n'importe quel fragment du corps comportant quelques milliers de cellules peut régénérer l’animal entier, qui mesure près d’un centimètre».

En fait, «le petit polype possède un centre organisateur de développement situé au niveau de la tête, et un autre localisé dans le pied». Ainsi «la régénération de la tête repose sur la transformation de la partie amputée en un tissu» (le centre organisateur de tête), qui «a des propriétés de développement et, comme un architecte, dirige la construction de la future tête» en exerçant «deux activités opposées, l’une activatrice et l’autre inhibitrice».

La fonction activatrice «induit la différentiation de cellules souches en cellules spécialisées de la tête», l’activateur étant «un facteur de croissance appelé Wnt3, dont l’action permet la mise en route d’un programme de différenciation cellulaire en trois dimensions, qui permet la construction de la tête» de sorte qu'en l’absence de Wnt3, le programme de formation de la tête ne peut pas se dérouler. Pour sa part, la fonction inhibitrice, opérant «sous le contrôle de l’activité activatrice», prévient «la formation de têtes surnuméraires».

Comme «ces deux activités antagonistes établissent un dialogue entre elles» sans que, jusqu'ici, «ni l’identité de l’inhibiteur ni la nature de ce dialogue» ne soit connue, l'étude ici présentée a permis de résoudre ces problèmes, en s'appuyant sur «les résultats d’une étude effectuée par une équipe allemande sur un ver plat nommé planaire».

Une «stratégie de criblage de gènes pour identifier cet inhibiteur» a ainsi pu être établie. Concrètement, à partir «de 124 candidats qui remplissaient des critères précis», l'étude a identifié un seul vainqueur «qui les remplissait tous», en l'occurrence «un gène qui code pour une protéine appelée Sp5». Puis, il a été «démontré que Sp5 se lie sur la région régulatrice du gène qui code pour Wnt3, en bloque l’expression et donc la formation de la tête».

Pour ce qui concerne le dialogue entre la voie activatrice et l’inhibiteur, l'étude a «quantifié l’expression des gènes codant pour Wnt3 et Sp5 dans différents endroits du corps d’hydres intactes ou amputées, et découvert qu’une boucle de régulation entre les deux activités s’établit selon la localisation et la quantité de chaque gène exprimé».

En fait, chez l’animal intact, «le facteur de croissance Wnt3 sera surtout présent au sommet de la tête, tandis que Sp5 sera principalement actif dans la région tout autour, pour prévenir l’apparition d’autres têtes». Cependant, lorsque les chercheurs ont bloqué l’expression de Sp5, les hydres intactes ou amputées ont développé «de multiples têtes, toutes parfaitement fonctionnelles, leurs tentacules appréhendant la nourriture pour la mener vers la bouche».

En outre, ces résultats ont pu être reproduits «à partir d’hydres dont les cellules avaient été complètement dissociées les unes des autres puis réagrégées et laissées en culture: des hydres à têtes multiples se reforment entièrement en quatre à cinq jours».

Comme chez l’humain, «la voie de signalisation cellulaire stimulée par Wnt3 est surtout active durant le développement embryonnaire, ainsi que dans différents types de tumeurs chez l’adulte», si «l’effet inhibiteur de Sp5 se confirme dans notre espèce», cette protéine «pourrait constituer un traitement-candidat ciblant les cellules cancéreuses qui utilisent la voie Wnt3 pour proliférer».