Les chercheurs de l’UIB sont à l’origine d’une nouvelle découverte qui nous indique comment les maladies neurodégénératives associées pourraient se développer.
Au centre de cette nouvelle découverte se trouve une molécule appelée NAD, ou Nicotinamide Adenine Dinucléotide.
Le professeur Mathias Ziegler du Département de biomédecine de l'Université de Bergen (UiB), a dirigé l'équipe internationale de chercheurs à l'origine de la nouvelle étude et explique sa signification :
Ce qui est fascinant à propos du NAD, c’est que cette molécule est essentielle à la vie, car elle joue un rôle essentiel dans tous les processus cellulaires. Par conséquent, les niveaux dérégulés de NAD sont impliqués dans les processus de vieillissement ainsi que dans de nombreuses pathologies allant du cancer au diabète et aux maladies neurodégénératives. Et la raison en est qu’il occupe une position clé à la fois dans le métabolisme énergétique et dans la régulation des fonctions vitales. »
Professeur Mathias Ziegler, Département de biomédecine, Université de Bergen
Le NAD est comme une batterie rechargeable
Comme nous le savons tous : toutes les fonctions corporelles dépendent de l’énergie. Sans énergie, nous ne pouvons ni courir, ni respirer, ni penser. L’énergie dont notre corps, ou nos cellules, a besoin pour fonctionner provient de la nourriture que nous ingérons. Les nutriments, comme le sucre ou les graisses, sont convertis en une forme universelle d’énergie que nos cellules peuvent utiliser pour maintenir toutes les fonctions exigeantes en énergie.
« Le NAD est au cœur de ces conversions car il fonctionne comme une batterie rechargeable. Il est chargé par l'énergie récupérée de la nourriture et la transmet pour alimenter toutes les activités cellulaires. Une partie importante de ce transfert d'énergie a lieu dans des structures cellulaires appelées mitochondries, qui sont également appelés la centrale électrique de la cellule », explique Ziegler.
Surtout, le NAD contribue également à de nombreuses autres fonctions vitales dans l’ensemble de la cellule. Il sert de signal chimique pour réguler les événements cellulaires clés, notamment l’expression des gènes et la réparation de l’ADN, qui ont lieu dans le noyau cellulaire.
« Il est intéressant de noter qu'au cours du vieillissement, notre ADN peut accumuler des dommages qui, à leur tour, augmenteront la demande en molécules de NAD. En effet, nous constatons que les niveaux cellulaires de NAD diminuent à mesure que nous vieillissons, et on suppose que l'augmentation de l'activité de réparation de l'ADN est l'une des causes. principales raisons de ce déclin », explique Ziegler.
« Le problème survient lorsque les mitochondries ou leur réserve NAD sont affectées ou exploitées sur des périodes prolongées ».
Mais comment les cellules font-elles face à la demande accrue de NAD et la diminution des niveaux de NAD entraîne-t-elle nécessairement des conditions pathologiques ?
Pour répondre à ces questions, Ziegler et son équipe ont développé des modèles pour étudier comment les cellules réagissent à des niveaux réduits de NAD au cours du vieillissement.
Ils avaient auparavant développé une méthode qui leur permettait de détecter les molécules cellulaires de NAD et leur répartition dans les cellules vivantes. De plus, ils ont désormais mis en œuvre des techniques analytiques avancées, notamment la spectrométrie de masse à haute résolution, pour étudier la dynamique cellulaire des processus dépendants du NAD. En conséquence, les chercheurs ont découvert un rôle jusqu’ici méconnu des mitochondries dans le maintien des niveaux cellulaires de NAD :
« Ces organites servent de réservoir de NAD qui se remplit lorsque les cellules fonctionnent normalement et fournissent de la NAD à la cellule lorsqu'il y a une demande accrue », explique Lena Høyland, doctorante et première auteure de l'étude.
En utilisant des méthodes technologiques génétiques telles que l’édition du génome CRISPR-Cas9, ils ont pu établir les mécanismes moléculaires par lesquels les mitochondries neutralisent le déclin cellulaire du NAD.
« La diminution des niveaux cellulaires de NAD semble donc être généralement bien tolérée par les cellules », dit-elle.
« Le problème, cependant, se pose lorsque les mitochondries ou leur réserve de NAD sont affectées ou exploitées sur des périodes de temps prolongées. Cela peut avoir des conséquences fatales puisque les cellules peuvent ne plus avoir une « capacité de batterie » NAD suffisante pour piloter des processus vitaux et dépendants de l'énergie. « , ajoute le professeur Ziegler.
La supplémentation en NAD a fourni des résultats encourageants
Les recherches menées ces dernières années ont établi que le dysfonctionnement mitochondrial et la diminution des taux cellulaires de NAD représentent des caractéristiques du vieillissement et des troubles liés à l'âge, tels que la démence ou les maladies neurodégénératives.
Sur la base de leurs nouvelles découvertes, l’équipe de chercheurs estime qu’une consommation excessive de NAD mitochondrial pourrait constituer un facteur clé conduisant à un dysfonctionnement des centrales cellulaires et donc à des maladies associées au vieillissement.
En effet, les premiers essais cliniques menés en Norvège et à l’échelle internationale utilisant des approches de supplémentation thérapeutique visant à augmenter les niveaux de NAD ont fourni des résultats encourageants.
« Nous sommes très enthousiastes à l'idée d'avoir découvert un autre mécanisme potentiellement impliqué dans le développement et la progression de la maladie », déclare Høyland, et Ziegler conclut :
« Notre étude démontre également l'importance de la recherche fondamentale pour identifier des cibles prometteuses pour ralentir le vieillissement et traiter les maladies liées au vieillissement ».
Les résultats ont été publiés dans la célèbre revue Nature Metabolism et présentés dans un article News and Views du même numéro.
