Une étude de l'Institut Leibniz sur le vieillissement – Institut Fritz Lipmann (FLI) à Jena montre que la composition chimique des protéines du cerveau subit des changements fondamentaux avec le vieillissement. En particulier, l’ubiquitylation – un processus qui marque les protéines et contrôle ainsi leur activité et leur dégradation – subit des changements drastiques dans le cerveau vieillissant. Il est intéressant de noter qu’un changement dans la nutrition, tel qu’une restriction alimentaire à court terme, peut inverser partiellement certains de ces modèles moléculaires. Ces découvertes ouvrent de nouvelles opportunités pour mieux comprendre le processus de vieillissement du cerveau et les maladies associées.
À mesure que nous vieillissons, la composition et la fonction des protéines du cerveau changent, ce qui affecte les performances de notre cerveau plus tard dans la vie, influençant ainsi la mémoire, la réactivité et le risque de maladies neurodégénératives. Une équipe de recherche internationale dirigée par le Dr Alessandro Ori de l'Institut Leibniz sur le vieillissement – Institut Fritz Lipmann (FLI) à Jena a découvert qu'une modification chimique spécifique, connue sous le nom d'ubiquitylation, joue un rôle crucial dans ces processus. Cette modification détermine quelles protéines restent actives et lesquelles sont ciblées pour la dégradation. Les résultats ont été publiés dans Communications naturelles.
Comment le vieillissement altère les protéines cérébrales
Les protéines remplissent des tâches vitales dans le cerveau : elles contrôlent le métabolisme, la transmission des signaux et l’équilibre énergétique des cellules. Pour fonctionner correctement, ils doivent être constamment décomposés, renouvelés ou modifiés chimiquement. L'une de ces modifications, appelée ubiquitylation, sert en quelque sorte d'étiquette moléculaire : elle marque les protéines en vue de leur dégradation et régule leur activité.
Nos analyses ont montré que le vieillissement entraîne des changements fondamentaux dans la manière dont les protéines du cerveau sont chimiquement marquées. Le processus d'ubiquitylation agit comme un interrupteur moléculaire : il détermine si une protéine reste active, change de fonction ou est dégradée. Dans le cerveau vieillissant des souris, nous avons observé que ce système finement réglé devient de plus en plus déséquilibré : de nombreuses étiquettes s’accumulent et certaines sont même perdues, quelle que soit la quantité d’une protéine particulière présente. »
Dr Alessandro Ori, ancien chef de groupe de recherche au FLI
Le « système de recyclage » de la cellule perd de sa puissance
À mesure que nous vieillissons, le « système de recyclage » interne de la cellule commence également à faiblir. Le protéasome – une machine moléculaire chargée de décomposer les protéines endommagées ou inutiles – perd progressivement son efficacité. En conséquence, les protéines marquées pour être éliminées avec l’ubiquitine commencent à s’accumuler dans le cerveau, signe clair que sa machinerie de nettoyage cellulaire ne fonctionne plus correctement. Les chercheurs ont découvert qu’environ un tiers des changements liés à l’âge dans l’ubiquitylation des protéines dans le cerveau peuvent être directement liés à ce déclin de l’activité du protéasome.
« Nos données montrent que la capacité réduite des cellules à éliminer complètement les protéines endommagées est un mécanisme central du vieillissement cérébral », résument le Dr Antonio Marino et le Dr Domenico Di Fraia, tous deux premiers auteurs de l'étude. « L'équilibre sensible entre la synthèse et la dégradation des protéines se modifie – une caractéristique typique du vieillissement cellulaire. À long terme, cela peut également altérer le fonctionnement des cellules nerveuses du cerveau. »
Le régime comme modulateur – un signe d’espoir
Dans une étape ultérieure, les chercheurs ont étudié si les modèles d'ubiquitylation découverts pouvaient être influencés par des changements de régime alimentaire. À cette fin, des souris plus âgées ont été nourries avec un régime modéré (restriction calorique) pendant quatre semaines avant de reprendre un régime alimentaire normal. Le résultat surprenant a été que le changement à court terme du régime alimentaire a modifié de manière significative le modèle d'ubiquitylation chez les souris – dans certaines protéines, il est même revenu à l'état de jeunesse antérieur.
« Nos résultats montrent que même à un âge avancé, l'alimentation peut encore avoir une influence importante sur les processus moléculaires du cerveau », souligne le Dr Ori. « Cependant, l'alimentation n'affecte pas de la même manière tous les processus de vieillissement dans le cerveau : certains sont ralentis, tandis que d'autres ne changent pratiquement pas, voire ne s'accélèrent pas. »
L’étude apporte ainsi de nouvelles informations sur les mécanismes moléculaires du vieillissement cérébral. Cela suggère que l’ubiquitylation est un biomarqueur sensible des processus de vieillissement – et potentiellement un point de départ pour ralentir les dommages causés aux cellules nerveuses liés à l’âge. À long terme, l’étude de ces processus pourrait permettre de mieux comprendre le lien entre la nutrition, l’équilibre protéique et les maladies neurodégénératives comme la maladie d’Alzheimer.
