L'Axolotl, la salamandre qui fait repousser ses membres

Cette petite créature aux traits juvéniles est de plus en plus présente dans les aquariums domestiques. Blanche avec des nuances rosées sur les branchies, elle fascine petits et grands mais, surtout, elle intrigue les scientifiques.

L’axolotl, qui signifie « monstre d’eau » en aztèque, est endémique des lacs d’altitude des hauts plateaux du Mexique. Cette petite salamandre aquatique est connue sous le nom scientifique d’Ambystoma mexicanum. Mesurant de 15 à 25 cm de long, elle possède une queue aplatie latéralement et des branchies sur le côté de la tête.

Photo d’un axolotl sauvage, on peut voir ses branchies sur le côté de la tête ainsi que sa queue aplatie latéralement (source : wiki commons image)

Un éternel enfant

A l’état sauvage, les axolotls sont gris/bruns. Une fois mis en élevage, ils subissent une dépigmentation, voire deviennent albinos.

Différentes couleurs d’axolotls, le brun étant sa couleur naturelle, les autres ayant été obtenues à force de captivité.

(source : wiki commons image)

L’axolotl est l’un des rares êtres vivants à rester à l’état larvaire toute sa vie. C’est-à-dire qu’il ne se métamorphose pour devenir un adulte que très rarement et dans certaines conditions. Lorsque la métamorphose a lieu, l’axolotl perd ses branchies, ses poumons se développent et il devient terrestre.

Axolotls métamorphosés

(source : https://www.axolotl-passion.net/pages/axolotl/metamorphose.html)

Les axolotls ont une thyroïde atrophiée, ce qui entraîne une insuffisance de sécrétion d’hormones thyroïdiennes (thyroxine) due au milieu aquatique froid et pauvre en iode. C’est cette hormone, la thyroxine qui enclenche la métamorphose de l’axolotl. La plupart des observations de métamorphoses ont eu lieu en laboratoire après injection d’iode ou d’hormones thyroïdiennes. Dans la nature, des axolotls métamorphosés sont retrouvés lorsqu’ils ont réussi à s’acclimater aux plaines chaudes du Mexique.

Cette salamandre, une fois adulte, a une espérance de vie de 5 ans lorsque sa forme larvaire en a une d’environ 15 ans. Par conséquent, il est capable de se reproduire en étant à l’état larvaire : on appelle cela la néoténie.

Afin de s’accoupler, les axolotls vont communiquer par signaux visuels et chimiques. Ils sont en âge de se reproduire entre 12 et 18 mois. Pour cela, le mâle va déposer ses spermatophores sur des rochers ou sur des feuilles, la femelle va venir se positionner au-dessus afin de les insérer dans son cloaque. Cela permettra de féconder les œufs qu’elle va ensuite relâcher dans la nature. Ils vont éclore au bout d’une quinzaine de jours et seront totalement autonomes.

Coupe et repousse

La particularité la plus impressionnante de l’axolotl est qu’il peut régénérer n’importe quel membre de son corps. Ici, on prendra pour exemple la patte. Un axolotl est en capacité de reformer une patte entière, peu importe où la section a été effectuée.

La patte va se régénérer en trois phases : guérison, préparation et développement. Celle de la guérison survient immédiatement après l’amputation et va durer quelques heures. Il s’agit d’arrêter l’hémorragie et de former une fine couche semblable à une croûte après une blessure. Ensuite survient la phase de préparation durant laquelle des cellules immunitaires vont venir nettoyer les alentours de la plaie, enlever les débris pour permettre aux autres cellules de se dédifférencier. Une cellule différenciée est une cellule qui a des fonctions propres à elle-même qu’elle a acquises au cours de la croissance. Lorsqu’une cellule subit une dédifférenciation, elle va perdre ses fonctions propres et revenir à un état de base commun à beaucoup de cellules. Elle pourra alors acquérir de nouvelles fonctions, lui permettant d’aider à la reconstitution de la patte. La dernière phase, celle de redéveloppement du membre, est une phase de croissance, semblable à celle embryonnaire lors du développement initial de l’animal. Les cellules différenciées avec de nouvelles fonctions vont permettre le développement des différents tissus (osseux, musculaires, tendineux…). Le processus entier va durer de 1 à 3 mois selon l’âge de l’animal.

Schéma des différentes phases de régénération de la patte chez l’axolotl. La phase de guérison (en rouge) débute juste après l’amputation et s’arrête au moment de la dédifférenciation. Elle laisse place à la phase de préparation (en bleu) avec le bourgeonnement. Les cellules présentes dans cette phase peuvent se régénérer environ 200 fois sans observer de sénescence. Enfin, la phase de développement (en vert) comporte une phase dite « pallette » qui consiste en l’aplatissement de la zone avant la croissance des doigts.

(Source : adaptation d’un schéma de « L’axolotl, un modèle pour la régénération osseuse »)

En raison de sa régénérescence extraordinaire, les scientifiques testent tout ce qui peut impacter les gènes tels que les vitamines, les rayons X, la modification du milieu afin de voir les dommages qui y seront causés et les limites de la réparation que l’organisme de l’axolotl sera en mesure d’effectuer.

Un modèle de développement, régénération et évolution

Comprendre le fonctionnement de la régénération des tissus est essentiel pour l’homme afin de prévenir du vieillissement et des cancers. Lorsque l’on regarde de plus près, l’être humain est capable de régénérer des tissus épithéliaux (comme après une coupure), des os brisés ou encore des dommages à la peau causés par le soleil. Mais le corps humain n’est pas en capacité de régénérer lorsqu’une fonction motrice est touchée, comme la perte d’un membre entier tel un bras ou une jambe, ou lors d’une brûlure à un trop haut degré.

Dès le début du XXe siècle, la salamandre d’eau douce est devenue un modèle d’étude pour le développement, la régénération et l’évolution des vertébrés. Par son biais, les chercheurs étudient le vieillissement et le cancer. En comprenant comment l’axolotl se régénère, on pourrait peut-être pallier la dégénérescence des cellules humaines. Avec l’âge, nos cellules ont de plus en plus de mal à faire face aux blessures. Elles perdent peu à peu leur capacité de régénérescence, un facteur propice à l’apparition de cancers. L’un des principaux facteurs est les dommages causés à l’ADN que la cellule n’est plus en capacité de détecter et de réparer.

Les études menées sur l’axolotl ont pour objectif de mettre en évidence des molécules et des processus activés chez lui qui ne le seraient pas chez les autres animaux. Et de déterminer comment ces processus sont activés afin d'expérimenter ces mêmes molécules chez d’autres vertébrés, notamment la souris, le modèle phare de la non-régénération.

Jusqu’à récemment, les recherches sur l’axolotl avaient été considérablement ralenties en raison de la complexité de son génome qui n’avait pas encore été craqué, et que la plupart des réponses à la régénération des tissus se situent dans l’ADN. En 2019, une équipe américaine a réussi à réassembler l’entièreté du génome de l’animal, ce qui va permettre de l’étudier plus en profondeur.

Depuis, plusieurs études ont été réalisées et permettent de mieux comprendre le système de régénération de l’axolotl, comme savoir quelles conditions sont les plus propices à l’activation de la machinerie ainsi que ses limites. Cependant, malgré toutes ces précieuses informations, cela mettra encore de nombreuses années avant de pouvoir voir des applications concrètes chez l’être humain.

En danger critique

Malgré le fait que l’axolotl se reproduise bien en captivité, il est menacé à l’état naturel. De récentes études montrent que le lac duquel il est endémique est de plus en plus pollué par l’activité humaine, ce qui menace sa survie. Et si l’axolotl a pu prospérer dans ce milieu, c’est parce qu’il en était l’unique prédateur. Cependant, ces dernières années, un nouveau a été introduit par l’homme : un poisson nommé tilapias. Il est également chassé pour sa chair depuis la civilisation aztèque ou encore utilisé en médecine traditionnelle. Si l’espèce est gravement menacée d’extinction, des écologistes et des scientifiques se mobilisent aujourd’hui pour sauver l’axolotl au Mexique. Une note d’espoir pour la survie de la petite salamandre…

Sources :

1. Jeramiah J. Smith and al. A chromosome-scale assembly of the axolotl genome. Genome research. 2019.
2. Warren A. Vieira and al. Advancements to the axolotl model for regeneration and aging. Geriatrics and Gerontology, Gerontology, 2020.
3. Jean-Bruno Renard. Axolotl. De la controverse scientifique au mythe littéraire. Sociétés. 2010
4. Mireille Pilote. L’axolotl : un modèle pour la régénération osseuse. Université de Montréal. 2004.
5. Sergej Nowoshilow and al. The axolotl and the evolution of key tissue formation regulators. Nature. 2018.
6. Catherine McCusker and David M. Gardiner. The axolotl model for regeneration and aging research: a mini-review. Regenerative and technological section, Gerontology. 2011.
7. https://www.mnhn.fr/fr/axolotl