TOTIPOTENTIALITÉ: HISTOIRE, CARACTÉRISTIQUES ET IMPORTANCE - LA BIOLOGIE - 2024

La totipotence ou totipotence est la capacité, la capacité et le potentiel de chacune des cellules embryonnaires à produire les cellules totales d'un individu. Le terme dérive du mot latin totipotentia, qui signifie la capacité pour toutes choses et / ou la capacité de devenir ou de donner naissance à un organisme complet.

Les cellules totipotentes les mieux définies ou étudiées sont le zygote et les spores. Certains auteurs utilisent le terme cellules souches et cellules totipotentes comme synonyme, mais il n'y a cependant pas de consensus à cet égard.

Cellules totipotentielles. Tiré et édité de: Jucomo.

Les cellules souches, selon certains auteurs, sont des groupes de cellules indifférenciées qui peuvent devenir différents groupes ou types de cellules spécialisées. Ils peuvent être unipotents, multipotents et également totipotents. Seuls ces derniers sont capables de donner naissance à un individu complet.

L'histoire

Le père de la totipotentialité est le biologiste et philosophe allemand Hans Adolf Eduard Driesch. Ce scientifique a révolutionné la compréhension de l'embryologie grâce à ses expériences avec les oursins.

En 1891, Driesch a mené des expériences avec des embryons à deux cellules (à deux cellules) de l'oursin Echinus microtuberculatus (maintenant connu sous le nom de Psammechinus microtuberculatus) remettant en question les hypothèses acceptées de l'époque sur le développement embryonnaire.

Leurs résultats ont montré que les cellules d'un embryon précoce (zygote) lorsqu'elles sont séparées, mécaniquement ou naturellement, pouvaient continuer à se développer jusqu'à ce qu'elles forment des larves normales, concluant que ces cellules sont totipotentes dans leurs premiers stades de développement.

Cela contrastait avec les résultats de Wilhelm Roux (pionnier de l'embryologie expérimentale), qui avait travaillé avec des œufs de grenouilles à deux cellules. Roux a découvert que tuer l'une des deux cellules a développé des embryons mal formés, concluant que les cellules embryonnaires ont des destinations prédéterminées.

Plus tard en 1910, le chimiste, zoologiste et physiologiste américain Jesse Francis McClendon vérifiera que les résultats de Driesch pouvaient être reproduits chez des grenouilles, des poulets, d'autres hérissons et même des mammifères.

caractéristiques

La totipotentialité est caractérisée par le potentiel de certaines cellules à donner naissance à un individu complet. Ceux-ci sont capables de devenir n'importe quel type de cellule dans le corps et également dans d'autres tissus extra-embryonnaires.

Les cellules totipotentes se forment dans des organismes de reproduction à la fois sexuée et asexuée, ce sont des zygotes ou des spores. Ils peuvent être un zygote dans la graine d'un phanérogame (plante), dans un œuf de n'importe quel animal ou dans l'utérus d'un mammifère (comme les humains, les éléphants ou les souris).

Ce potentiel dans la plupart des cas a une courte durée de vie pendant le développement. Dans le corps humain, ils ont un temps limité, environ 4 jours après la fécondation. Dans d'autres organismes tels que les plantes, les éponges marines, les vers annélides, les étoiles de mer et les souris, ils ont une durée différente.

Totipotentialité dans différents groupes d'organismes

Chez les plantes et les champignons qui se reproduisent par spores, on dit que ces cellules qui n'ont pas besoin de fécondation sont du type totipotent, puisque le zygote de ces organismes a la capacité de produire tous les types de cellules nécessaires au développement d'un individu complet.

De nombreuses études sur le développement, la croissance et la culture tissulaire chez les plantes ont montré à plusieurs reprises que de nombreuses cellules végétales sont totipotentes. Un exemple de ceci sont les cultures de petits tissus ou de coupes de tige qui, lorsqu'elles sont placées dans des milieux de croissance, sont capables de donner naissance ou de régénérer un individu complètement nouveau.

Les invertébrés

Comme déjà mentionné précédemment, la première étude qui a démontré l'existence de cellules embryonnaires totipotentes a été réalisée avec des oursins (échinodermes). Depuis, de nombreuses études ont été menées pour reproduire l'expérience de Driesch et dans chacune d'elles le résultat est le même (l'existence de la totipotentialité).

Un autre cas chez les échinodermes, mais cette fois avec les étoiles de mer et les étoiles de mer, est la capacité de certaines espèces de celles-ci à régénérer un organisme complet à partir d'une section ou d'une partie d'un bras (sans parties du disque central). Cette capacité régénératrice est due à la présence de cellules souches totipotentes adultes.

Étoile de mer Linckia guildingi, organisme régénéré à partir d'un bras d'autres organismes. Tiré et édité de: Emőke Dénes.

Les études sur les tissus porifères (éponges) révèlent que ces organismes primitifs ont un grand nombre de cellules totipotentes. Cela leur permet de produire ou d'obtenir tout type de cellule dont ils ont besoin et parfois aussi de pouvoir régénérer un organisme complet à partir d'une petite partie du corps.

Vertébrés

Chez les vertébrés, les études de totipotentialité sont décrites dans le développement embryonnaire; c'est-à-dire que les cellules embryonnaires de vertébrés tels que les poissons, les reptiles, les oiseaux et les mammifères ont un comportement totipotent similaire à celui des hérissons de Driesch.

Quel que soit le type de reproduction (fertilisation croisée, autofécondation et aussi parthénogenèse) les cellules présentes entre le zygote et la morula (premières segmentations du zygote) ont la capacité de produire tous les types de cellules et de les organiser en un bauplan cohérent (un organisme complet).

Types de cellules en fonction de leur capacité totipotente

Une bonne partie de la communauté scientifique classe les cellules totipotentes selon leur origine et leur potentiel. Selon leur origine, ils sont classés en embryonnaires, fœtaux et adultes, tandis qu'en fonction de leur potentiel, ils sont classés dans les groupes suivants.

Totipotent

Ceux qui donnent naissance à un individu complet.

Pluripotent

Ils peuvent former des cellules qui donneront naissance à n'importe quelle lignée embryonnaire, mais ils ne donnent pas naissance à un organisme complet.

Multipotent

Celles qui ne peuvent donner naissance qu'à des cellules de la même lignée ou couche embryonnaire.

Unipotent

Cellules spécialisées qui ont la capacité de se différencier en un seul type de cellule.

Importance

Des études avec des cellules totipotentes (au sens large de la classification selon leur potentiel) nous permettent de les voir comme un remède possible à de nombreuses maladies, la régénération tissulaire, les thérapies cellulaires et même des sources potentielles de clonage de plantes, d'animaux et de l'être humain lui-même. qui a fait l’objet de nombreux débats éthiques.

Des études sur les maladies congénitales et le cancer sont abordées par des scientifiques experts en cellules totipotentes, en raison du développement et de la multiplication cellulaires présents dans certaines de ces maladies.

Les analyses et études des premières divisions zygotiques (des cellules totipotentes) ont permis de mieux comprendre l'activation et l'inactivation des gènes ainsi que l'implication des protéines qui rendent ce processus possible.

D'autres avancées scientifiques liées à l'étude des premières divisions embryonnaires ou zygotiques sont des malformations et / ou des anomalies congénitales causées par des divisions et différenciations cellulaires précoces anormales.

Références

1. Cellules mères. Totipotentialité. Récupéré de biologia.edu.ar.
2. ML Condic (2014). Totipotence: ce qu'elle est et ce qu'elle n'est pas. Cellules souches et développement.
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4. Y. Cortés Rivera. RI Hernández, P. San Martín del Angel, E. Zarza Meza, R. Cuervo
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6. M. Kearl (2012). La puissance des deux premières cellules de clivage dans le développement de l'échinoderme. Production expérimentale de formations partielles et doubles »(1891-1892), par Hans Driesch. Encyclopédie Embryo Project. Récupéré de embryo.asu.edu.
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8. JFMcClendon (1910). Le développement de blastomères isolés de l'oeuf de grenouille. » Journal américain d'anatomie.