La régénération, en biologie, est le processus par lequel certains organismes remplacent ou restaurent des parties du corps perdues ou amputées.
Les organismes diffèrent sensiblement dans leur capacité à régénérer des parties. Certains font pousser une nouvelle structure sur le moignon de l’ancienne. Par une telle régénération, des organismes entiers peuvent remplacer de façon spectaculaire des parties substantielles d’eux-mêmes lorsqu’ils ont été coupés en deux, ou peuvent faire pousser des organes ou des appendices qui ont été perdus. Cependant, tous les êtres vivants ne régénèrent pas leurs parties de cette manière. Le moignon d’une structure amputée peut simplement guérir sans être remplacé. Cette cicatrisation est elle-même une sorte de régénération au niveau de l’organisation tissulaire : une surface coupée se cicatrise, une fracture osseuse se tricote, et les cellules se remplacent au fur et à mesure des besoins.
La régénération, en tant qu’aspect du processus général de croissance, est un attribut primaire de tous les systèmes vivants. Sans elle, il ne pourrait y avoir de vie, car le maintien même d’un organisme dépend du renouvellement incessant par lequel tous les tissus et organes se renouvellent constamment. Dans certains cas, des quantités assez importantes de tissus sont remplacées de temps à autre, comme dans la production successive de follicules dans l’ovaire ou la mue et le remplacement des poils et des plumes. Plus souvent, le renouvellement s’exprime au niveau cellulaire. Dans la peau des mammifères, les cellules épidermiques produites dans la couche basale peuvent prendre plusieurs semaines pour atteindre la surface extérieure et être éliminées. Dans la muqueuse des intestins, la durée de vie d’une cellule épithéliale individuelle peut n’être que de quelques jours.
Les cils et les flagelles mobiles, semblables à des cheveux, des organismes unicellulaires sont capables de se régénérer en une heure ou deux après une amputation. Même dans les cellules nerveuses, qui ne peuvent pas se diviser, il y a un flux sans fin de cytoplasme du corps cellulaire vers les fibres nerveuses elles-mêmes. De nouvelles molécules sont continuellement générées et dégradées, avec des temps de renouvellement mesurés en minutes ou en heures dans le cas de certaines enzymes, ou en plusieurs semaines comme dans le cas des protéines musculaires. (De toute évidence, la seule molécule qui échappe à cet inexorable renouvellement est l’acide désoxyribonucléique qui régit finalement tous les processus de la vie.)
Il existe une corrélation étroite entre régénération et génération. Les méthodes par lesquelles les organismes se reproduisent ont beaucoup en commun avec les processus de régénération. La reproduction végétative, qui se produit couramment chez les plantes et occasionnellement chez les animaux inférieurs, est un processus par lequel des organismes entièrement nouveaux peuvent être produits à partir de fractions d’organismes parents ; par exemple, lorsqu’une nouvelle plante se développe à partir d’une partie coupée d’une autre plante, ou lorsque certains vers se reproduisent en se divisant en deux, chaque moitié faisant ensuite pousser ce qui a été laissé derrière elle. Plus couramment, bien sûr, la reproduction s’effectue par voie sexuelle, par l’union d’un ovule et d’un spermatozoïde. Voici un cas où un organisme entier se développe à partir d’une seule cellule, l’œuf fécondé, ou zygote. Cet événement remarquable, qui se produit chez tous les organismes qui se reproduisent sexuellement, témoigne de l’universalité des processus de régénération. Au cours de l’évolution, le potentiel régénérateur n’a pas changé, mais seulement les niveaux d’organisation auxquels il s’exprime. Si la régénération est un trait adaptatif, on s’attendrait à ce qu’elle soit plus fréquente chez les organismes qui semblent avoir le plus besoin d’une telle capacité, soit parce que le risque de blessure est grand, soit parce que le bénéfice à en tirer est grand. La répartition réelle de la régénération parmi les êtres vivants semble toutefois, à première vue, plutôt fortuite. Il est en effet difficile de comprendre pourquoi certains vers plats sont capables de régénérer des têtes et des queues à partir de n’importe quel niveau d’amputation, alors que d’autres espèces ne peuvent se régénérer que dans une seule direction ou sont incapables de se régénérer du tout. Pourquoi les sangsues ne parviennent-elles pas à se régénérer, alors que leurs proches parents, les vers de terre, remplacent si facilement les parties perdues ? Certaines espèces d’insectes font régulièrement repousser des pattes manquantes, mais beaucoup d’autres sont totalement dépourvues de cette capacité. Pratiquement tous les poissons osseux modernes peuvent régénérer des nageoires amputées, mais les poissons cartilagineux (y compris les requins et les raies) en sont incapables. Chez les amphibiens, les salamandres régénèrent régulièrement leurs pattes, qui ne sont pas très utiles pour se déplacer dans leur environnement aquatique, alors que les grenouilles et les crapauds, qui sont beaucoup plus dépendants de leurs pattes, sont néanmoins incapables de les remplacer. Si la sélection naturelle fonctionne selon le principe de l’efficacité, il est alors difficile d’expliquer ces nombreuses incohérences.
Certains cas sont si clairement adaptatifs qu’il a évolué non seulement des mécanismes de régénération, mais aussi des mécanismes d’auto-amputation, comme pour exploiter la capacité de régénération. Le processus de perte spontanée d’une partie du corps est appelé autotomie. La division d’un protozoaire en deux cellules et la scission d’un ver en deux moitiés peuvent être considérées comme des cas d’autotomie. Certains animaux marins coloniaux appelés hydroïdes perdent périodiquement leurs parties supérieures. De nombreux insectes et crustacés laissent spontanément tomber une patte ou une griffe si elle est pincée ou blessée. Les lézards sont célèbres pour leur capacité à libérer leur queue. Même la chute des bois des cerfs peut être considérée comme un exemple d’autotomie. Dans tous ces cas, l’autotomie se produit à un point de rupture prédéterminé. Il semblerait que partout où la nature s’arrange pour perdre une partie volontairement, elle fournit la capacité de remplacement.
Parfois, lorsqu’une partie d’un tissu ou d’un organe donné est enlevée, aucune tentative n’est faite pour régénérer les structures perdues. Au lieu de cela, ce qui reste derrière grandit. Comme la régénération, ce phénomène – appelé hypertrophie compensatoire – ne peut avoir lieu que si une partie de la structure d’origine est laissée pour réagir à la perte. Si l’on enlève les trois quarts du foie humain, par exemple, la fraction restante s’agrandit pour atteindre une masse équivalente à celle de l’organe d’origine. Les lobes manquants du foie ne sont pas eux-mêmes remplacés, mais les lobes résiduels grossissent autant que nécessaire pour rétablir la fonction initiale de l’organe. D’autres organes de mammifères présentent des réactions similaires. Le rein, le pancréas, la thyroïde, les glandes surrénales, les gonades et les poumons compensent à des degrés divers les réductions de masse par un grossissement des parties restantes.
Il n’est pas invariablement nécessaire que le tissu régénérant soit issu d’un vestige du tissu d’origine. Par un processus appelé métaplasie, un tissu peut être converti en un autre. Dans le cas de la régénération du cristallin chez certains amphibiens, en réponse à la perte du cristallin original de l’œil, un nouveau cristallin se développe à partir des tissus du bord de l’iris sur le bord supérieur de la pupille. Ces cellules de l’iris, qui contiennent normalement des granules de pigment, perdent leur couleur, prolifèrent rapidement et se rassemblent en une masse sphérique qui se différencie en un nouveau cristallin.