À des concentrations élevées, les espèces réactives de l'oxygène – appelées oxydants – sont nocives pour les cellules de tous les organismes et ont été liées au vieillissement. Mais une étude de l'Université de technologie Chalmers, en Suède, a maintenant montré que de faibles niveaux de peroxyde d'hydrogène oxydant peuvent stimuler une enzyme qui aide à ralentir le vieillissement des cellules de levure.
L'un des avantages des antioxydants, tels que les vitamines C et E, est qu'ils neutralisent les espèces réactives de l'oxygène – appelées oxydants – qui pourraient autrement réagir avec des molécules importantes dans le corps et détruire leurs fonctions biologiques.
De plus grandes quantités d'oxydants peuvent endommager gravement l'ADN, les membranes cellulaires et les protéines par exemple. Nos cellules ont donc développé de puissants mécanismes de défense pour se débarrasser de ces oxydants, qui se forment dans notre métabolisme normal.
On croyait auparavant que les oxydants n'étaient que nocifs, mais récemment, nous avons commencé à comprendre qu'ils ont également des fonctions positives. Maintenant, la nouvelle recherche de l'Université de technologie Chalmers montre que le peroxyde d'hydrogène oxydant bien connu peut en fait ralentir le vieillissement des cellules de levure. Le peroxyde d'hydrogène est un produit chimique utilisé pour le blanchiment des cheveux et des dents, entre autres.
C'est également l'un des oxydants formés dans notre métabolisme qui est nocif à des concentrations plus élevées.
Les chercheurs de Chalmers ont étudié l'enzyme Tsa1, qui fait partie d'un groupe d'antioxydants appelés peroxiredoxines.
Des études antérieures sur ces enzymes ont montré qu'elles participent aux défenses des cellules de levure contre les oxydants nocifs. Mais les peroxiredoxines aident également à prolonger la durée de vie des cellules lorsqu'elles sont soumises à une restriction calorique. Les mécanismes sous-jacents à ces fonctions n'ont pas encore été entièrement compris. «
Mikael Molin, chef d'étude, Département de biologie et génie biologique, Université de technologie Chalmers
On sait déjà qu'un apport calorique réduit peut prolonger considérablement la durée de vie de divers organismes, de la levure au singe. Plusieurs groupes de recherche, dont celui de Mikael Molin, ont également montré que la stimulation de l'activité de la peroxiredoxine, en particulier, est ce qui ralentit le vieillissement des cellules, dans des organismes comme la levure, les mouches et les vers, lorsqu'elles reçoivent moins de calories que la normale par leur alimentation.
«Nous avons maintenant trouvé une nouvelle fonction de Tsa1», déclare Cecilia Picazo, chercheuse postdoctorale à la Division des systèmes et de la biologie synthétique de Chalmers. « Auparavant, nous pensions que cette enzyme neutralisait simplement les espèces réactives de l'oxygène. Mais maintenant, nous avons montré que Tsa1 nécessite en fait une certaine quantité de peroxyde d'hydrogène pour être déclenchée afin de participer au processus de ralentissement du vieillissement des cellules de levure. »
Étonnamment, l'étude montre que Tsa1 n'affecte pas les niveaux de peroxyde d'hydrogène dans les cellules de levure âgées. Au contraire, Tsa1 utilise de petites quantités de peroxyde d'hydrogène pour réduire l'activité d'une voie de signalisation centrale lorsque les cellules consomment moins de calories.
Les effets de cela conduisent finalement à un ralentissement de la division cellulaire et des processus liés à la formation des éléments constitutifs des cellules. Les défenses des cellules contre le stress sont également stimulées – ce qui les fait vieillir plus lentement.
«Les voies de signal qui sont affectées par l'apport calorique peuvent jouer un rôle central dans le vieillissement en détectant l'état de nombreux processus cellulaires et en les contrôlant», explique Mikael Molin. « En étudiant cela, nous espérons comprendre les causes moléculaires qui expliquent pourquoi la survenue de nombreuses maladies courantes telles que le cancer, la maladie d'Alzheimer et le diabète augmente fortement avec l'âge. »
Le fait que les chercheurs se soient maintenant rapprochés de la compréhension des mécanismes qui sous-tendent la façon dont les oxydants peuvent réellement ralentir le processus de vieillissement pourrait conduire à de nouvelles études, par exemple à la recherche de médicaments stimulant la peroxiredoxine, ou à tester si les maladies liées à l'âge peuvent être ralenties. par d'autres médicaments qui renforcent les effets positifs des oxydants dans le corps.
En savoir plus: Le mécanisme du vieillissement ralenti par l'enzyme Tsa1:
Les chercheurs de Chalmers ont montré un mécanisme permettant à l'enzyme peroxiredoxine Tsa1 de contrôler directement une voie de signalisation centrale. Il ralentit le vieillissement en oxydant un acide aminé dans une autre enzyme, la protéine kinase A, qui est importante pour la régulation métabolique.
L'oxydation réduit l'activité de la protéine kinase A en déstabilisant une partie de l'enzyme qui se lie à d'autres molécules. Ainsi, la signalisation des nutriments via la protéine kinase A est réduite, ce qui à son tour régule à la baisse la division des cellules et stimule leur défense contre le stress.
En savoir plus: Résultats connexes d'autres groupes de recherche:
D'autres études ont également montré que de faibles niveaux d'espèces réactives de l'oxygène peuvent être liés à plusieurs effets positifs sur la santé. Ces oxydants se forment dans les mitochondries, la «centrale électrique» d'une cellule, et le processus, appelé mitohormesis, peut être observé dans de nombreux organismes, de la levure aux souris.
Chez la souris, la croissance tumorale est ralentie par la mitohormesis, tandis que chez les vers ronds, il a été possible de lier les peroxiredoxines et la mitohormesis à la capacité de la metformine, un médicament contre le diabète de type 2, à ralentir le vieillissement cellulaire.
La metformine est également pertinente dans la recherche de médicaments qui peuvent réduire le risque que les personnes âgées soient gravement touchées par Covid-19. Des études en Chine et aux États-Unis ont donné des résultats prometteurs, et une théorie est que la metformine peut contrer la détérioration du système immunitaire causée par le vieillissement.
La source:
Université de technologie Chalmers
Référence du journal:
Roger, F., et al. (2020) La peroxiredoxine favorise la longévité et la résistance au H2O2 chez la levure grâce à la modulation redox de la protéine kinase A. eLife. doi.org/10.7554/eLife.60346.
