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Planaire (zoologie)

nom de certains vers plats aquatiques
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Pour les articles homonymes, voir Planaire.

Les planaires sont des vers plats aquatiques appartenant à plusieurs espèces dans le sous-embranchement des Rhabditophora (vers plats non exclusivement parasitaires). Elles peuvent être nageuses ou rampantes, et vivre en mer, en eau douce, ou dans les sols très humides (en forêt tropicale).

Polycelis felina, planaire des eaux douces.
Girardia sp. (Conservée dans de l'alcool)
Pseudobiceros bedfordi (photographiée aux îles Maldives).
Planaires (blanches) accompagnées de gammares à -37 m dans une ancienne carrière inondée (Tournai, Belgique).

Pour leurs capacités de régénération, elles fascinent les scientifiques depuis leur description par Pallas en 1766 : si une partie d’une planaire est séparée du reste du corps, l'animal recrée dans son intégralité l’autre partie manquante. Ce phénomène de « fission transversale », également mis en jeu lors de la reproduction asexuée, existe chez d'autres animaux, métazoaires notamment, mais rares sont ceux qui peuvent rivaliser avec les planaires dans ce domaine[1] ; en 1814 Dalyell (en) les juge quasiment immortelles face à la lame du couteau[2].

Description

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Taxonomie

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Le terme de « planaire » est utilisé de manière non standardisée pour désigner un certain nombre de vers plats, généralement dans l'embranchement des Plathelminthes. Il désigne principalement les Turbellaria non exclusivement parasitaires d'eau douce, soit les ex-Paludicola, mais est parfois utilisé pour les Turbellaria marins, voire pour tous les vers plats. Le genre Planaria comporte les espèces de planaires au sens le plus strict.

Apparence

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Dépassant rarement 4 cm de longueur, les planaires présentent des couleurs très variées. Elles se distinguent des nudibranches par l'absence de branchies et la très faible épaisseur de leur corps (moins d' 1 mm parfois), ce qui les rend très fragiles et délicates à manipuler.

Ingestion de la nourriture

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La planaire possède un pharynx, c'est-à-dire une structure musculaire utilisée à la fois pour l'ingestion et pour l'évacuation des aliments. Le pharynx débouche sur un tube digestif aveugle (dit incomplet) avec trois ramifications principales qui se répartissent dans tout le corps de l'animal.

Le système excréteur rudimentaire est constitué de protonéphridie à flamme vibratile qui permettent une filtration mécanique. Certaines cellules possèdent des cils vibratiles qui provoquent un appel d'eau. Comme la peau du planaire est très peu épaisse, les déchets métaboliques peuvent également être éliminés par simple diffusion osmotique.

Respiration et circulation

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Les plathelminthes ne possèdent pas d'appareil respiratoire ni de système circulatoire. L'oxygène, nécessaire au métabolisme cellulaire, et le dioxyde de carbone traversent le mince tégument de l'animal.

Locomotion

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Vidéo du déplacement sur le fond d'une planaire aquatique (non identifiée).

La planaire possède des muscles circulaires, longitudinaux et transversaux qui lui permettent de contracter son milieu interstitiel, et ainsi de se déplacer. Ce déplacement est moins efficace que chez les nématodes qui possèdent un hydrosquelette.

Protection

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La planaire possède un épithélium unistratifié présentant des cellules caractéristiques appelées cellules à rhabdites qui sécrètent des substances répulsives contre les prédateurs.

Récepteurs sensitifs

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La planaire possède des yeux rudimentaires (photorécepteurs qui sont des ocelles) qui envoient leurs informations vers les ganglions cérébroïdes situés juste en dessous. Ces yeux sont rapidement régénérés avec le cerveau quand la tête de l'animal a été coupée[3].

La planaire est dotée d'un système nerveux central rudimentaire, dont les caractéristiques peuvent grandement varier selon l'espèce, même chez des planaires dont les formes, taille et apparence sont similaires[4].

Reproduction

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Accouplement de deux Obama ladislavii (en), collés par leur face ventrale.
Article détaillé : Système reproducteur des planaires.

Les planaires sont hermaphrodites, c'est-à-dire qu'elles possèdent à la fois des organes reproducteurs mâle et femelle, et la fécondation est généralement croisée (pas d'autofécondation). Les testicules sont nombreux et se répartissent dans tout l'animal. Les ovaires sont constitués de glandes ovariennes et de glandes vitellogènes qui sécrètent le vitellus, une réserve nutritive pour les œufs.

Certaines planaires ont une autre particularité : leur appareil génital femelle ne donne pas sur l'extérieur. La copulation de deux individus revient donc à une perforation réciproque pour déposer des gamètes mâles. On parle de « fertilisation croisée » par « insémination hypodermique ». Les planaires sont protandres, c'est-à-dire que les gamètes mâles (spermatozoïdes) ne sont pas produits en même temps que les ovules mais avant, afin d'éviter l'autofécondation. Au cours de la copulation, les spermatozoïdes de chacun des partenaires sont stockés au niveau d'une structure particulière (la spermathèque) où ils resteront jusqu'à la formation d'un ovule mature (gamète femelle).

Les planaires peuvent également se reproduire de façon asexuée, par scissiparité.

Régénération

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Mise en évidence chez Schmidtea mediterranea (en) des néoblastes (en), les cellules régénératrices des planaires (en rouge). Elles sont présentes dans tout leur organisme, à l'exception du pharynx.

Après les publications de Randolph (1897)[5] et de Morgan (1898, 1900)[6], d'autres scientifiques ont étudié, depuis plus d'un siècle, qu'en cas de section traumatique du corps, les planaires bénéficient de capacités de régénération rapide et facile[7],[4] du système nerveux, du corps et de ses fonctions[8], inhabituelle pour le monde animal. Même un très petit morceau suffit à régénérer un organisme entier (Morgan en 1898 a écrit avoir réussi à régénérer un organisme entier en quelques jours à partir d'un fragment équivalent à 1/279e de planaire Planaria maculata[9]).

Si un ver planaire coupé en deux régénère la partie corps et la partie tête sur chacun des morceaux, deux individus sont donc créés.

Ce mécanisme fait notamment intervenir des neurohormones et neuromediateurs (qui ont alors ici au moins un rôle morphogénique[10]) avec par exemple la sérotonine et des catécholamines chez Polycelis tenuis[11], la dopamine ou la sérotonine dans d'autres cas[12],[13],[14],[15],[16],[17]. Le rôle de la noradrénaline n'a pas été confirmé, mais son antagoniste le propranolol freine ou empêche la régénération.

La partie centrale d'un ver dont le gène de la β-caténine a été inhibé, puis coupé en 3 parties égales (tête, centre, et queue) régénérera deux têtes, à chaque extremité[18].

Pour toutes ces raisons, certaines planaires sont devenues des espèces modèles très utilisées pour l'étude de la régénération neuronale, relancée dans les années 1990-2000 par l'apparition de nouveaux outils de biologie moléculaire et de la génétique.

Immunologie

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La capacité des planaires à éliminer des agents pathogènes tels que le staphylocoque doré ou les agents de la tuberculose en fait un objet d'études pour des projets d'amélioration des traitements chez l'humain[19],[20].

Mémoire

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Dans les années 1960, le chercheur américain James Mc Connell avait décrit des capacités originales d'apprentissage chez les planaires. Il en avait déduit une thèse hardie de « bases biochimiques de la mémoire », qui a fait couler beaucoup d'encre. Les résultats de Mc Connell, qui peuvent être soumis à de nombreuses critiques méthodologiques, restent très controversés et son hypothèse biochimique de la mémoire, reprise ultérieurement par d'autres auteurs, n'a pas entraîné la conviction du monde scientifique[21].

Cependant, une publication de The Journal of experimental biology datée du [22] semble accréditer de nouveau cette thèse en décrivant l'expérience menée par une équipe de l'université Tufts dans le Massachusetts. Placées dans des conditions particulières, les planaires ont pu « apprendre » à retrouver de la nourriture dans un environnement spécifique. L'expérience a été renouvelée à 10 jours d'intervalle pour vérifier que l'animal avait bien conservé la mémoire de l'endroit où se trouvait la nourriture, ces 10 jours correspondant au temps de repousse de la tête. Ensuite les vers ont été décapités et, après la repousse de la partie du corps contenant le cerveau, ils ont de nouveau, dans les mêmes conditions, retrouvé leur nourriture et ce, beaucoup plus rapidement que des vers non décapités mais qui n'avaient, eux, pas été entrainés[23]. L'article de The Journal of experimental biology propose l'hypothèse qu'un savoir né de l'entraînement a réussi à « s'imprimer » dans les néoblastes, ces cellules souches à partir desquelles le ver plat va recréer sa partie amputée (dont les neurones cérébraux et les photorécepteurs).

Dans un article datant de 1961 sur un journal publiant les recherches en cours dans différents secteurs, il est ressorti que la capacité de mémorisation des planaires sur des expériences de stimulation était transmise à leur descendance directe après une division au scalpel. La partie incisée possédant la tête repoussera en créant sa queue et l'autre partie incisée donnera naissance à la tête de l'animal, de même manière qu'une incision double de l'animal recréera sa tête et sa queue. Ces descendants auront les mêmes réactions que leurs congénères qui ont subi les expériences précédentes, en prenant pour exemple une stimulation lumineuse suivi d'un choc électrique. Cette capacité immédiate de mémorisation a entraîné la curiosité de nombreux chercheurs dans le domaine de la mémoire.

Références

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  1. ↑ (en) Sánchez Alvarado A (2000) Regeneration in the metazoans : why does it happen? BioEssays 22:578–590
  2. ↑ (en) Dalyell JG (1814) Observations on some interesting phenomena in animal physiology, exhibited by several species of planariae. Edinburgh House, London, UK
  3. ↑ Wolff E, Lender T (1950) Sur le déterminisme de la régénération des yeux chez une planaire d’eau douce Polycelis nigra. CR Séance Soc Biol 144:1213
  4. ↑ a et b (en) Cebrià F (2007) Regenerating the central nervous system : how easy for planarians !. Development genes and evolution, 217(11-12), 733-748.
  5. ↑ (en) Randolph H (1897) Observations and experiments on regeneration in planarians. Arch Entwicklungsmech Org 5:352–372
  6. ↑ (en) Morgan TH (1900) Regeneration in planarians. Arch Entwicklungsmech Org 10:58–119
  7. ↑ (en) Baguñà J, Romero R, Saló E, Collet J, Auladell C, Ribas M,... & Bueno D (1990) Growth, degrowth and regeneration as developmental phenomena in adult freshwater planarians. In Experimental embryology in aquatic plants and animals (pp. 129-162). Springer US (résumé).
  8. ↑ (en) Nishimura, K., Kitamura, Y., Inoue, T., Umesono, Y., Sano, S., Yoshimoto, K.,... & Agata, K. (2007). Reconstruction of dopaminergic neural network and locomotion function in planarian regenerates. Developmental neurobiology, 67(8), 1059-1078.
  9. ↑ (en) Morgan TH (1898) Experimental studies of the regeneration of Planaria maculata. Arch Entwicklungsmech Org 7:364–397
  10. ↑ (en) Lauder J.M (1988) Neurotransmitters as morphogens. Progress in brain research, 73, 365-387 (résumé).
  11. ↑ Franquinet R (1979) Rôle de la sérotonine et des catécholamines dans la régénération de la planaire Polycelis tenuis. Journal of embryology and experimental morphology, 51(1), 85-95
  12. ↑ (en) MacManus JP, Braceland BH, Youdale T & Whitfield JF (1973) Adrenergic antagonists and a possible link between the increase in cyclic adenosine 3'-5'-monophosphate and DNA synthesis during liver regeneration ; cell. Physiol. 82, 157-16
  13. ↑ (en) Lenicque P (1973) Morphogenetic action of 5-hydroxytryptamine and some analogous substances in the regeneration of the Planarian worm Dugesia tigrina. Acta Zool. 54, 131-137
  14. ↑ Lenicque P & Jacobson A (1969) Action des substances modifiant la transmission nerveuse sur la regeneration de morceaux isolés du corps de la Planaire Dugesia tigrina (race asexuée). Thérapie 24, 1059-107
  15. ↑ (en) Sicard RE (1975) Effects of hypophysectomy upon endogenous levels of cyclic AMP during forelimb regeneration of adult newts (Notophtalmus viridescens). Wilhelm Roux Arch. EntwMech. Org. 177, 159-162.
  16. ↑ Taban C.H, Schorderet, H & Cathieni M (1977). Differential sensitivity of newt limb regenerates to noradrenaline, as revealed by their production of cyclic AMP. Experientia 33, 48
  17. ↑ (en) Taban C.H, Cathienf M & Schorderet M. (1977 a) Possible role of catecholamines and cAMP in the regenerating forelimb of the newt ; Experientia 33, 83
  18. ↑ (en) Catenin Defines Head Versus Tail Identity During Planarian Regeneration and Homeostasis, Science, 18 January 2008 (archive).
  19. ↑ S’inspirer d’un ver immortel pour combattre les infections, vidéo du CNRS sur le site lemonde.fr, daté du 18 décembre 2015.
  20. ↑ « Un ver super puissant contre les infections », sur LaProvence.com, (consulté le )
  21. ↑ Georges Chapouthier, Biologie de la mémoire, Éditions Odile Jacob, Paris, 2006
  22. ↑ "An automated training paradigm reveals long-term memory in planaria and its persistence through head regeneration" de Tal Shomrat1 et Michael Levin, The Journal of experimental biology
  23. ↑ "La tête d’un ver décapité repousse… avec sa mémoire", Passeur de sciences, blog de Pierre Barthélémy, journaliste au Monde, 11 juillet 2013

Voir aussi

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Vidéographie

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Article connexe

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Liens externes

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