Depuis les années 1990, le nombre d’études faisant référence à la planaire, ce modèle animal original, n’a cessé d’augmenter [1]. La planaire est un ver plat du phylum des Plathelminthes (du grec ancien platùs : plat et hélmins : ver) qui vit dans l’eau douce, dans la mer ou même sur des sols très humides [2]. Dans son milieu naturel, la planaire est considérée comme un prédateur et un charognard : elle se nourrit de larves, de moustiques et de détritus [3] (→).

Planaire » est en fait un terme familier. Il fait référence aux membres non parasitaires de l’ordre des Triclades. L’une de ses caractéristiques les plus intéressantes est son excellente capacité de régénération conférée par une importante abondance de cellules souches pluripotentes appelées néoblastes. Un fragment d’une planaire, constitué d’un minimum de 10 000 cellules environ, peut en effet régénérer un animal entier [4, 5]. Parmi les diverses espèces existantes, deux ont été principalement étudiées : Schmidtea mediterranea (Smed) et Dugesia japonica (Dj) (Figure 1). Ces planaires d’eau douce se reproduisent soit de manière sexuée (hermaphrodite à fertilisation croisée), soit asexuée, par fission transverse [6]. Leur corps est dépourvu de cœlome¹, de systèmes circulatoire et respiratoire, et de squelette. Il est assez fin pour permettre la diffusion passive dans les tissus de molécules telles que l’oxygène ou des nutriments [7]. Leur système digestif est connecté au pharynx, un orifice qui leur sert à la fois de bouche et d’anus. Les photorécepteurs et chimiorécepteurs, appelés aussi taches oculaires, constituent leur organe sensitif. Elles permettent par exemple de détecter la lumière. Elles sont aussi responsables des transmissions nerveuses en traitant les signaux et en ordonnant une réponse comportementale adéquate [7] (Figure 2).

(→) Voir la Nouvelle de C. Torre et E. Ghigo, m/s n° 1, janvier 2015, page 20

Figure 1. Espèces de planaires les plus utilisées en toxicologie. De gauche à droite : Dugesia japonica, Dugesia tigrina, Schmidtea mediterranea, Schmidtea polychroa.

Figure 1. Espèces de planaires les plus utilisées en toxicologie. De gauche à droite : Dugesia japonica, Dugesia tigrina, Schmidtea mediterranea, Schmidtea polychroa.

Figure 2. Schéma simplifié du système nerveux de la planaire Schmidtea mediterranea asexuée. Branches latérales (bl) ; Cordes nerveuses (cn, en rouge) ; Commissures transversales (ct) ; Ganglions céphaliques (gc, en gris) ; Taches oculaires (to, en noir).

Figure 2. Schéma simplifié du système nerveux de la planaire Schmidtea mediterranea asexuée. Branches latérales (bl) ; Cordes nerveuses (cn, en rouge) ; Commissures transversales (ct) ; Ganglions céphaliques (gc, en gris) ; Taches oculaires (to, en noir).

La planaire, à l’instar des autres vers plats, fait partie des organismes simples présentant une symétrie bilatérale avec un système nerveux centralisé, comprenant principalement les ganglions céphaliques et un système nerveux périphérique qui est constitué de cordes nerveuses, de branches latérales et de commissures transversales [7,8] (Figure 2). Le cerveau de la planaire comprend entre 2 000 et 10 000 neurones. Ces neurones sont disposés en ganglions céphaliques bilobés et constituent des sous-types neuronaux hautement structurés [9]. Par rapport à des invertébrés plus développés, la planaire possède des neurones multipolaires et des épines dendritiques [10]. Elle est capable d’adapter en permanence son système nerveux par le renouvellement cellulaire (homéostasie) mais aussi par des périodes de croissance et de décroissance, en lien avec le nourrissage, qui peuvent faire varier la taille de son cerveau jusqu’à 10 fois [9]. Plusieurs neurotransmetteurs, identifiés chez l’homme, sont présents chez la planaire, comme la dopamine, la noradrénaline, l’épinéphrine, la sérotonine et l’acétylcholine [8, 10]. Comme chez les animaux dits supérieurs, son système nerveux central participe aux contrôles de la coordination et du comportement. Lors d’une amputation de son cerveau, la planaire n’est plus en mesure d’avoir un comportement habituel : les réflexes conditionnés ne sont plus observés. Les planaires décérébrées présentent ainsi un manque de locomotion, une perte de coordination et une altération de la capacité de s’orienter vers la nourriture [10].

La planaire apparaît de plus en plus comme un organisme modèle pour la recherche, principalement pour sa capacité de régénération liée à la présence des néoblastes. Des méthodes variées et adaptées, associées à la disponibilité du génome d’une espèce de planaire (Schmidtea mediterranea) et/ou des transcriptomes d’autres espèces, permettent désormais de la considérer comme un organisme modèle permettant des études relativement complètes. Ce ver a ainsi été utilisé dans divers domaines comme la pharmacologie, la biologie des cellules souches, la cancérologie, la médecine régénérative ou l’immunologie, dans laquelle son fort potentiel pour les études d’interactions hôte-pathogène a été souligné [1, 3]. Parmi plusieurs modèles aquatiques (crustacés, bivalves, cnidaires et annélides d’eau douce), la planaire semble être le seul groupe d’invertébrés d’eau douce à avoir été utilisé pour des études de toxicité [1]. Ces études ont permis de montrer l’intérêt de ce modèle pour évaluer, de manière exhaustive, la toxicité de polluants environnementaux à différents niveaux biologiques (Figure 3). Elles se sont focalisées plus particulièrement sur le système nerveux du ver et sur les cellules souches impliquées dans sa régénération. Elles ont permis d’appréhender les mécanismes impliqués dans certaines pathologies : les planaires sont notamment utilisées dans les recherches portant sur les maladies neurodégénératives, telle que la maladie de Parkinson [11, 12]. De par sa place dans la lignée phylogénétique, la planaire est également considérée comme un exemple primitif du cerveau des vertébrés, ce qui en fait un modèle pertinent pour des études de neurotoxicité [10].

Figure 3. Domaines d’application de la planaire comme modèle animal. Pour chaque domaine, les études les plus fréquentes sont mentionnées (l’image de l’immunologie provient de [3]).

Figure 3. Domaines d’application de la planaire comme modèle animal. Pour chaque domaine, les études les plus fréquentes sont mentionnées (l’image de l’immunologie provient de [3]).

La planaire d’eau douce est souvent utilisée comme bioindicateur environnemental afin d’évaluer la toxicité des composés xénobiotiques provenant principalement de l’activité humaine. De nombreuses études se sont attachées à définir la toxicité de divers composés, des drogues utilisées pour le traitement des maladies neurodégénératives, des métaux et des composés organométalliques, des pesticides ou encore des polluants chimiques libérés dans l’environnement [1, 13]. La majorité des études mettent en évidence la toxicité de ces composés en évaluant le taux de survie, la mobilité (ou pLVM pour planarian locomotor velocity), le comportement et la régénération de la planaire (Figure 3).

La planaire apparaît donc comme un modèle intéressant pour l’étude de la toxicité de nombreux composés polluants. Elle permet également d’évaluer l’efficacité de certaines molécules utilisées dans le traitement de maladies du système nerveux chez l’homme. Son utilisation en toxicologie doit cependant prendre en compte certaines problématiques : le manque d’uniformisation des tests utilisés ; la nécessité de travailler sur une, voire deux espèces, pour limiter les biais de spécificité ; et le besoin d’approfondir les connaissances en ce qui concerne les cibles neurologiques impliquées chez la planaire par rapport à celles qui sont importantes dans les pathologies humaines [1]. Récemment, des tests ont été étendus et automatisés afin de faciliter les études de toxicologie [13, 32, 33]. Des banques de molécules, rassemblant les données de neurotoxicité avérée ou suspectée, ont été développées pour regrouper et rendre plus accessible les informations toxicologiques obtenues.

Ce modèle animal miniature, aisément manipulable et facile d’entretien, qui possède des propriétés de régénération exceptionnelles et montre des homologies avec les organismes supérieurs, pourrait donc devenir un outil pertinent pour les études de toxicité, de neurotoxicité ou de perturbation du développement.

D. Daudé et E. Chabrière ont des intérêts financiers dans l’entreprise Gene&GreenTK.

E. Chabrière a un brevet WO2014167140 A1 licencié à Gene&GreenTK.

L. Poirier et E. Ghigo déclarent n’avoir aucun lien d’intérêt concernant les données publiées dans cet article.

L. Poirier est une doctorante financée par la Direction générale de l’armement (DGA). Ce travail a bénéficié d’une aide de l’État gérée par l’Agence nationale de la recherche au titre du programme « Investissement d’avenir » (Méditerranée Infection 10-IAHU-03).