Comment et pourquoi nos organes vieillissent-ils ?
Des spécialistes en bioinformatique explorent les mécanismes moléculaires du vieillissement
Une équipe dirigée par les experts en bio-informatique Andreas Keller et Fabian Kern de l'université de la Sarre, en collaboration avec des chercheurs de l'université de Stanford, a acquis de nouvelles connaissances sur les manifestations du vieillissement au niveau moléculaire. Ils ont découvert que le processus de lecture de l'information génétique ne se déroule pas aussi facilement chez les personnes âgées que chez les jeunes. Ces changements dans le processus de transcription sont dus à des molécules d'ARN particulières qui influencent l'activité des gènes individuels et déterminent ainsi les protéines produites par l'organisme - des altérations physiologiques qui peuvent avoir un impact considérable sur le métabolisme du corps. Leurs recherches ont été publiées dans la revue Nature Biotechnology.
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Comment et pourquoi nos organes vieillissent-ils ? Pour répondre à cette question, un groupe de chercheurs de Sarrebruck et de Stanford a étudié une partie des mécanismes moléculaires qui sous-tendent le vieillissement. Une équipe dirigée par Andreas Keller, professeur de bio-informatique clinique à l'université de Sarrebruck, a examiné les organes de souris tout au long de leur vie et a constaté que la quantité de petits ARN non codants (sncRNA) exprimés dans les organes différait considérablement en fonction de l'âge des souris. Nous avons identifié un certain nombre de molécules d'ARN dont l'abondance augmente avec l'âge, ainsi que celles dont la présence diminue de manière significative", a déclaré Andreas Keller, qui dirige également une équipe de recherche au département de bioinformatique clinique de l'Institut Helmholtz de recherche pharmaceutique de la Sarre (HIPS). L'HIPS est une branche du Centre Helmholtz de recherche sur les infections (HZI) de Braunschweig et est géré conjointement avec l'université de la Sarre.
Certains sncRNA régulent spécifiquement les quantités de molécules d'ARN messager (ARNm). Ces molécules d'ARNm transmettent les instructions génétiques codées dans le génome (ADN) à la machinerie de fabrication des protéines d'une cellule. Elles font essentiellement des copies de segments d'ADN dans la cellule - un processus connu sous le nom de transcription. L'ARNm code ainsi le schéma chimique utilisé pour produire des protéines individuelles qui, à leur tour, contrôlent la plupart des processus métaboliques de l'organisme. Si l'on compare l'ADN de l'organisme à un livre de cuisine contenant toutes les recettes de protéines, l'ARNm copie les recettes individuelles à partir desquelles les plats correspondants (protéines) sont ensuite créés", explique Viktoria Wagner, biotechnologue et auteur principal de l'article présentant les résultats des recherches de l'équipe. Mais si les molécules d'ARNm sont bloquées par d'autres ARN, le processus de traduction est inhibé, ce qui a pour conséquence qu'aucune protéine n'est plus produite. Si la production de protéines est inhibée, cela a un impact sur le métabolisme des cellules et des organes et, en fin de compte, sur le processus de vieillissement de l'organisme tout entier", explique Wagner.
L'équipe de recherche de Sarrebruck a pu décrire des signatures moléculaires et des modèles associés au vieillissement. Certaines de ces signatures moléculaires sont de nature générale, c'est-à-dire qu'elles ont été identifiées dans chacun des organes étudiés, tandis que d'autres se sont révélées spécifiques à des organes particuliers. Une molécule particulière a montré des effets très importants dans le foie", a déclaré le professeur Andreas Keller, qui, avec son équipe de Sarrebruck, a utilisé un logiciel de bio-informatique pour analyser les énormes quantités de données de séquençage générées. D'autres expériences ont révélé un résultat surprenant : certains des mécanismes impliqués sont réversibles, du moins au niveau moléculaire.
Dans leurs recherches futures, les bioinformaticiens prévoient d'examiner de plus près les molécules d'ARN et espèrent qu'elles pourront être utilisées pour mettre au point des marqueurs de vieillissement pour certains organes. En développant ce type de biomarqueur, nous espérons être en mesure d'observer le processus de vieillissement chez les individus par le biais d'un dépistage sanguin", a déclaré M. Keller. Il s'agit là d'une avancée particulièrement intéressante, car le processus de vieillissement reste l'une des principales causes de bon nombre des maladies les plus courantes.
Potentiellement, cela pourrait ouvrir un certain nombre d'autres possibilités dans le domaine de la biomédecine. Nous savons que les maladies infectieuses peuvent parfois soumettre nos cellules à un stress énorme, ce qui peut accélérer leur vieillissement", explique Fabian Kern, chef d'un groupe de recherche junior à l'HIPS. Kern, qui est titulaire d'un doctorat en bioinformatique, a joué un rôle déterminant dans le développement des outils logiciels utilisés dans l'étude et a expliqué l'importance de la recherche actuelle comme suit : En utilisant les dernières méthodes et technologies d'apprentissage automatique, nous pouvons classer avec précision les différentes voies de signalisation moléculaire. Nous espérons tirer des connaissances acquises de nouvelles approches pour développer des produits pharmaceutiques innovants et nous nous trouvons donc déjà à un stade précoce du processus de découverte de médicaments. Alors que les médicaments conventionnels agissent au niveau des protéines, notre approche impliquerait des changements ciblés au niveau de l'ARN messager".
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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