Dans la quête continue de l’humanité pour l’élixir de vie, la science ne cesse de pointer du doigt les cellules souches. La recherche montre de plus en plus que le maintien de la forme physique des cellules souches favorise une longue durée de vie, et de nouvelles découvertes montrent que garder les cellules souches propres et bien rangées est une étape essentielle.
Dans une étude publiée le 21 mars 2023 dans Cellule Cellule Souches, des chercheurs de la faculté de médecine de l’Université de Californie à San Diego ont découvert que les cellules souches sanguines utilisent une méthode inattendue pour se débarrasser de leurs protéines mal repliées et que l’activité de cette voie se dégrade avec l’âge. Les auteurs affirment que le renforcement de ce système spécialisé d’élimination des déchets pourrait aider à protéger contre les maladies liées à l’âge.
L’étude s’est concentrée sur les cellules souches hématopoïétiques (CSH), les cellules de notre moelle osseuse qui produisent de nouvelles cellules sanguines et immunitaires tout au long de notre vie. Lorsque leur fonction est affaiblie ou perdue, cela peut entraîner des troubles sanguins et immunitaires, tels que l’anémie, la coagulation du sang et le cancer.
Les cellules souches sont là pour le long terme. Leur besoin de longévité exige qu’elles soient câblées différemment de toutes les cellules à courte durée de vie du corps. »
Robert Signer, PhD, auteur principal de l’étude, professeur agrégé à la faculté de médecine de l’UC San Diego
Une clé pour garder les cellules souches heureuses est de maintenir l’homéostasie des protéines. Des travaux antérieurs ont montré que les cellules souches, y compris les CSH, synthétisent les protéines beaucoup plus lentement que les autres types de cellules, privilégiant la qualité à la quantité. Cela les aide à faire moins d’erreurs dans le processus, car les protéines mal repliées peuvent devenir toxiques pour les cellules si on les laisse s’accumuler.
Pourtant, certaines erreurs ou dommages aux protéines sont inévitables, c’est pourquoi les chercheurs ont cherché à comprendre comment les cellules souches s’assurent que ces protéines sont correctement éliminées.
Dans la plupart des cellules, les protéines endommagées ou mal repliées sont étiquetées individuellement pour être éliminées. Un destructeur de protéines mobile appelé protéasome trouve ensuite les protéines marquées et les décompose en leurs composants d’acides aminés d’origine. Mais dans la nouvelle étude, les chercheurs ont découvert que l’activité du protéasome était particulièrement faible dans les CSH. Cela a laissé l’équipe perplexe : si se débarrasser des protéines endommagées est si important pour les cellules souches, pourquoi le protéasome est-il moins actif ?
Grâce à une série d’expériences ultérieures, l’équipe a découvert que les HSC utilisent un système entièrement différent. Ici, les protéines endommagées et mal repliées sont collectées et acheminées vers des grappes appelées aggresomes. Une fois regroupés en un seul endroit, ils peuvent être collectivement détruits par le lysosome (un organite cellulaire contenant des enzymes digestives) dans un processus appelé agréphagie.
« Ce qui est très inhabituel ici, c’est que l’on pensait que cette voie n’était déclenchée que par une réponse au stress extrême, mais c’est en fait la voie physiologique normale utilisée par les cellules souches », a déclaré Signer. « Cela souligne à quel point il est essentiel pour les cellules souches de prévenir le stress afin qu’elles puissent préserver leur santé et leur longévité. »
Alors pourquoi ce système différent ? L’un des principaux avantages de la méthode du protéasome est qu’elle décompose immédiatement les protéines, produisant des acides aminés que la cellule peut réutiliser pour créer de nouvelles protéines. Mais les cellules souches sont moins intéressées par la construction de nouvelles protéines. Ainsi, les auteurs suggèrent qu’en stockant une collection de protéines endommagées en un seul endroit, les cellules souches peuvent créer leur propre cache de ressources qui peuvent être utilisées ultérieurement lorsqu’elles sont réellement nécessaires, comme après une blessure ou lorsqu’il est temps se régénérer.
« Le corps ne peut vraiment pas risquer de perdre ses cellules souches, donc avoir ce stock de matières premières les rend plus protégés contre les jours de pluie », a déclaré Signer. « Les cellules souches sont des coureurs de marathon, mais elles doivent également être des sprinteurs de classe mondiale lorsque les circonstances l’exigent. »
Lorsque les chercheurs ont génétiquement désactivé la voie de l’agréphagie, les cellules souches ont commencé à accumuler des protéines agrégées, ce qui a nui à leur forme physique, leur longévité et leur activité régénératrice.
L’équipe a ensuite découvert que si presque toutes les jeunes cellules souches avaient des aggresomes, à un certain stade du vieillissement, elles avaient presque complètement disparu. Les auteurs suggèrent que l’incapacité des cellules souches à détruire efficacement les protéines mal repliées au cours du vieillissement est probablement un facteur clé contribuant au déclin de leur fonction et aux troubles liés à l’âge qui en résultent.
« Notre espoir est que si nous pouvons améliorer la capacité des cellules souches à maintenir la voie de l’agréphagie, nous préserverons une meilleure forme physique des cellules souches pendant le vieillissement et atténuerons les troubles sanguins et immunitaires », a déclaré Signer.
Les auteurs soupçonnent que d’autres types de cellules souches et de cellules à longue durée de vie comme les neurones ont une exigence similaire pour une régulation stricte de l’homéostasie des protéines, suggérant que des thérapies pour stimuler cette voie pourraient être bénéfiques pour plusieurs organes et pathologies.
Les co-auteurs de cette étude incluent : Bernadette A. Chua, Connor J. Lennan, Mary Jean Sunshine, Daniela Dreifke et Eric J. Bennett à UC San Diego et Ashu Chawla à La Jolla Institute for Immunology.
