Le secret de la jeunesse cellulaire pourrait dépendre du maintien de la petite taille du nucléole (une structure condensée à l’intérieur du noyau d’une cellule), selon les chercheurs de Weill Cornell Medicine. Les résultats ont été élucidés chez la levure, un organisme modèle célèbre pour fabriquer du pain et de la bière et pourtant étonnamment similaire aux humains au niveau cellulaire.
L'étude, publiée le 25 novembre dans Nature Aging, pourrait conduire à de nouveaux traitements de longévité susceptibles de prolonger la durée de vie humaine. Il établit également un minuteur de mortalité qui révèle combien de temps il reste à une cellule avant de mourir.
À mesure que les gens vieillissent, ils sont plus susceptibles de développer des problèmes de santé, tels que le cancer, les maladies cardiovasculaires et les maladies neurodégénératives.
« Le vieillissement est le facteur de risque le plus élevé pour ces maladies », a déclaré le Dr Jessica Tyler, professeur de pathologie et de médecine de laboratoire à Weill Cornell Medicine. « Plutôt que de traiter chaque maladie séparément, une meilleure approche serait de développer un traitement ou un supplément qui retarderait l'apparition des maladies en prévenant les défauts moléculaires sous-jacents qui les provoquent. » Le nucléole peut détenir la clé.
Petits colis
Le noyau contient les chromosomes de la cellule et le nucléole où se trouve l'ADN ribosomal (ADNr). Le nucléole isole l'ADNr qui code pour les portions d'ARN des ribosomes, la machinerie de construction des protéines. L’ADNr est l’une des parties les plus fragiles du génome, en raison de sa nature répétitive qui le rend plus difficile à maintenir et à réparer s’il est endommagé. Si les dommages causés à l’ADNr ne sont pas réparés avec précision, ils peuvent entraîner des réarrangements chromosomiques et la mort cellulaire.
Dans les organismes allant de la levure aux vers en passant par les humains, les nucléoles se développent au cours du vieillissement. D’un autre côté, les stratégies anti-âge comme la restriction calorique ou le fait de manger moins aboutissent à des nucléoles plus petits. « La restriction calorique fait tellement de choses différentes, et personne ne sait exactement de quelle manière elle prolonge la durée de vie », a déclaré le Dr Tyler.
Le Dr Tyler et le Dr J. Ignacio Gutierrez, chercheur postdoctoral, premier auteur de l'article, soupçonnaient que le fait de garder les nucléoles petits pourrait retarder le vieillissement. Pour tester cette idée, ils ont conçu un moyen artificiel de fixer l’ADNr à la membrane entourant le noyau des cellules de levure afin de pouvoir contrôler quand il était ancré et quand il ne l’était pas.
L’avantage de notre système est que nous pourrions isoler la taille du nucléole de tous les autres effets des stratégies anti-âge. »
Dr J. Ignacio Gutierrez, boursier postdoctoral
Les chercheurs ont découvert qu’attacher le nucléole était suffisant pour le maintenir compact, et que les petits nucléoles retardaient le vieillissement à peu près dans la même mesure que la restriction calorique.
Derniers instants
Il est intéressant de noter que les nucléoles ne se sont pas développés au même rythme pendant toute la durée de vie des cellules vieillissantes. Ils sont restés petits pendant la majeure partie de la vie de la levure, mais à un seuil de taille nucléolaire, les nucléoles ont soudainement commencé à croître rapidement et à atteindre une taille beaucoup plus grande. Les cellules n’ont survécu que pendant environ cinq divisions cellulaires supplémentaires en moyenne après avoir atteint ce seuil.
« Lorsque nous avons constaté qu'il ne s'agissait pas d'une augmentation linéaire de la taille, nous avons su que quelque chose de vraiment important se produisait », a déclaré le Dr Gutierrez. Le dépassement du seuil semble servir de chronomètre de mortalité, indiquant les derniers instants de la vie d'une cellule.
Au cours du vieillissement, l’ADN accumule des dommages, dont certains peuvent être dévastateurs pour la cellule. Lors de tests, l’équipe a découvert que les gros nucléoles avaient un ADNr moins stable que les plus petits. De plus, lorsque la structure est grande, les protéines et autres facteurs habituellement exclus du nucléole ne sont plus exclus. C'est comme si le nucléole devenait perméable, laissant passer des molécules susceptibles de faire des ravages sur le fragile ADNr.
« L'intérêt des condensats est de séparer les réactions biologiques pour les aider à fonctionner efficacement, mais maintenant, lorsque d'autres protéines pénètrent dans le nucléole, cela conduit à une instabilité du génome, ce qui déclenche la fin de la durée de vie », a déclaré le Dr Tyler. Ces protéines peuvent provoquer des problèmes catastrophiques, tels que des réarrangements chromosomiques.
Les chercheurs prévoient ensuite d'étudier les effets nucléolaires sur le vieillissement des cellules souches humaines. Les cellules souches sont spéciales car elles ont le potentiel de remplacer d’autres types de cellules à mesure qu’elles meurent. Mais finalement, les cellules souches cessent de se diviser, les chercheurs espèrent donc utiliser les connaissances acquises grâce à ce projet pour les faire durer plus longtemps.
Les Drs Tyler et Gutierrez sont enthousiasmés par la façon dont différents aspects de la biologie et du vieillissement se sont réunis dans ce projet, qui pourrait mener à de nouvelles thérapies. « J'étais enthousiasmé à l'idée que nous puissions relier la structure du nucléole au processus de réparation d'une manière qui puisse être conservée de la levure à l'homme », a déclaré le Dr Gutierrez.
