Dans une étude récente publiée dans le Cellule de développement Journal, des chercheurs ont rapporté que le vieillissement reproductif chez Caenorhabditis elegans est régulé par une interaction du métabolisme du guanosine-triphosphate mitochondrial (mGTP) et de facteurs impliqués dans la dynamique mitochondriale.
Étude: Le métabolisme mitochondrial du GTP contrôle le vieillissement reproductif chez C. elegans. Crédit d’image : Images d’affaires de singe/Shutterstock.com
Sommaire
Arrière-plan
La baisse de la fécondité liée à l’âge, ou sénescence reproductive, a de fortes implications sociales dans la mesure où l’âge maternel des primo-mères augmente. Une augmentation de l’âge de la mère est associée à une diminution de la fécondité et à une probabilité plus élevée de fausses couches et d’incapacités congénitales chez le nourrisson.
De plus, les recherches indiquent que le déclin de la fertilité précède la ménopause de près de dix ans et que la dégradation de la qualité des ovules est la principale cause de la diminution de la fertilité.
De toutes les cellules du corps, les ovocytes possèdent le plus grand nombre de mitochondries. Par conséquent, l’activité mitochondriale est considérée comme le contributeur le plus important aux modifications de la qualité des ovules.
On pense que la fertilité globale ainsi que le développement et la maturation des ovocytes sont influencés par des facteurs mitochondriaux tels que la production d’adénosine triphosphate (ATP), le nombre de copies d’acide désoxyribonucléique (ADN) et le potentiel membranaire.
Les mitochondries subissent également des changements morphologiques dynamiques en termes de taille, de forme et de distribution, avec une fission et une fusion constantes d’organites, qui nécessitent une machinerie protéique spécifique.
Des études knock-out chez la souris ont montré que les régulateurs de la dynamique mitochondriale sont essentiels au contrôle de la qualité des ovocytes.
À propos de l’étude
Dans la présente étude, les chercheurs ont utilisé C. elegans comme système modèle pour comprendre le rôle de la dynamique mitochondriale dans le vieillissement reproductif.
Des expériences d’interférence d’acide ribonucléique (ARN) (ARNi) ont été menées pour identifier les régulateurs du vieillissement reproductif chez C. elegansavec la bibliothèque d’ARNi composée de divers clones d’ARNi, y compris ceux de la succinyl-coenzyme A (CoA) ligase (sucl-2) et la succinyl-CoA ligase spécifique du GTP (sucer-1).
Diverses études ont identifié une machinerie protéique spécifique, notamment la protéine liée à la dynamine 1 (DRP1) de la guanosine triphosphatase de fission mitochondriale (GTPase), la fusion de la membrane interne mitochondriale, l’atrophie optique 1 de la GTPase (OPA1) et MitoFusiN 1 (MFN1) et MFN2 – la fusion de la membrane externe mitochondriale Les GTPases sont nécessaires non seulement à la dynamique de fission-fusion au sein des mitochondries, mais également à la modulation de la distribution mitochondriale au sein de l’ovocyte.
Des études sur des modèles murins ont indiqué que l’inactivation de Drp1 ou la surexpression de Mfn1 et Mfn2 entraînent l’accumulation du réseau mitochondrial dans la région périnucléaire de l’ovocyte.
Cependant, dans C. elegansla surexpression sélective de drp-1, l’homologue de DRP1, dans l’intestin, ou l’inactivation du corps entier de drp-1 et l’homologue de MFN dans C. elegans — liés aux oignons flous (fzo)-1 — entraîne une augmentation de la durée de vie.
L’étude a exploré le rôle de la succinyl-CoA synthétase (SCS) à travers une série d’expériences impliquant la construction de plasmides par amplification par réaction en chaîne par polymérase (PCR), la mesure du nombre de descendants, des analyses de durée de vie reproductrice et des analyses de fertilité tardives.
Ils ont également réalisé une imagerie confocale et un profilage de l’intensité de fluorescence pour localiser la protéine SUCG-1 dans les mitochondries et analyser le réseau mitochondrial dans l’ovocyte.
Des méthodes de PCR numérique par gouttelettes et de PCR quantitative ont été utilisées pour mesurer les niveaux d’ADN mitochondrial dans la lignée germinale. Des paramètres supplémentaires tels que le pompage pharyngé, la longueur du corps et l’ATP et le GTP mitochondriaux dans la lignée germinale ont également été mesurés.
Résultats
Les résultats ont indiqué que le SCS, une enzyme mitochondriale qui joue un rôle clé dans le cycle tricarboxylique qui produit de l’ATP ou du GTP en convertissant le succinyl-CoA en succinate, est un régulateur majeur du vieillissement reproductif.
L’enzyme SCS comprend une sous-unité alpha et une sous-unité bêta, la spécificité ATP/GTP étant déterminée à l’aide de deux sous-unités bêta interchangeables qui forment un complexe avec la sous-unité alpha.
Le criblage de l’ARNi a identifié les deux sous-unités du SCS comme régulateurs clés du vieillissement reproductif.
Dans la lignée germinale, le SCS spécifique du GTP a modulé le positionnement des mitochondries dans l’ovocyte de C. elegansrégulant ainsi le vieillissement reproductif.
De plus, en augmentant sélectivement la fission des mitochondries dans le C. elegans la lignée germinale a empêché l’accumulation de mitochondries dans la région périnucléaire de l’ovocyte, qui se produit avec le vieillissement, et a par la suite amélioré la longévité reproductive.
De plus, l’étude a révélé que les niveaux de vitamine B12 dans les bactéries avaient un impact sur la modulation du vieillissement reproductif par les facteurs impliqués dans la fission et la fusion mitochondriales et le SCS spécifique au GTP.
Conclusions
Pour résumer, l’étude a mené des expériences sur l’ARNi en utilisant C. elegans et ont rapporté que la dynamique mitochondriale et le métabolisme du mGTP contrôlaient le vieillissement reproductif des ovocytes.
De plus, les apports bactériens, tels que la vitamine B12, ont un impact sur les niveaux de mGTP et modulent davantage les facteurs mitochondriaux impliqués dans le vieillissement reproductif. Les résultats ont également mis en évidence le potentiel d’induction de la fission mitochondriale pour améliorer la santé reproductive.
