Comment les cellules vieillissent : les gènes sont lus plus rapidement mais avec moins de précision avec l'âge
Le ralentissement de l'ARN polymérase II prolonge la durée de vie et améliore la santé
Le génome de tous les organismes vivants contient des informations pour la production de composants cellulaires, c'est-à-dire les protéines, qui sont nécessaires au maintien de la fonction cellulaire. Une étape importante du processus de production des protéines est la lecture et la copie de ces informations à partir des gènes, des régions spécifiques du génome. Cette tâche est accomplie par l'enzyme ARN polymérase II.
Dans le cadre d'un projet de collaboration, des scientifiques issus de six laboratoires de recherche du Centre médical universitaire de Göttingen (UMG), du Cluster of Excellence on Cellular Stress Responses in Aging-associated Diseases (CECAD) de l'université de Cologne et de l'Institut Max Planck pour la biologie du vieillissement ont étudié plus en détail la vitesse du processus de lecture et de copie des gènes. Ils ont examiné des tissus jeunes et vieillissants provenant de cinq espèces différentes : nématodes, mouches des fruits, souris, rats et humains. Les chercheurs ont constaté que la vitesse à laquelle les gènes sont lus et copiés par l'ARN polymérase II augmente avec l'âge. Parallèlement, la qualité et la précision des copies produites, ainsi que leur traitement, diminuent. Parallèlement, les scientifiques ont découvert que la vitesse des polymérases pouvait être réduite par des restrictions alimentaires et des interventions moléculaires. Cela a permis d'allonger la durée de vie des mouches et des vers et d'augmenter la capacité de division cellulaire des cellules humaines.
"Ces résultats montrent qu'il existe des interventions qui pourraient restaurer la précision de ce processus lié à l'âge et s'avérer ainsi essentielles pour un vieillissement en bonne santé. Nous devons maintenant comprendre si d'autres processus cellulaires importants perdent de leur précision avec l'âge et comment cette perte est liée à l'apparition de maladies plus tard dans la vie, y compris le cancer", a déclaré le professeur Argyris Papantonis, directeur du laboratoire de biologie épigénétique translationnelle de l'Institut de pathologie de l'UMG et l'un des principaux auteurs de l'étude. Les résultats ont été publiés dans la revue internationale Nature.
Le ralentissement de l'ARN polymérase II prolonge la durée de vie et améliore la santé
Dans plusieurs expériences individuelles portant sur des questions détaillées, les chercheurs ont constaté que le ralentissement de l'ARN polymérase II prolonge la durée de vie et améliore la santé : Non seulement la vitesse de l'ARN polymérase II augmente avec l'âge, mais elle peut également être influencée. Ils ont réussi à réduire la vitesse de l'enzyme par des restrictions alimentaires et des interventions moléculaires. Ils ont ainsi pu prolonger la durée de vie des mouches et des vers et augmenter la capacité des cellules humaines à poursuivre leur division cellulaire.
Pour déterminer si les changements dans la vitesse de l'enzyme ARN polymérase II sont liés au processus de vieillissement, des nématodes et des mouches des fruits ont été génétiquement modifiés pour avoir des polymérases ralenties. En comparant la durée de vie des animaux génétiquement modifiés à celle de nématodes et de mouches des fruits génétiquement non modifiés, les chercheurs ont constaté que les vers dotés de l'enzyme ralentie vivaient en moyenne environ 20 % plus longtemps que leurs congénères vieillissant normalement. La durée de vie des mouches a été prolongée d'environ 10 % en moyenne.
L'étude du muscle pharyngien de nématodes âgés génétiquement modifiés a montré que, par rapport aux muscles pharyngiens de vers non modifiés, ils présentaient un taux de pompage plus élevé, ou plutôt un mouvement de contraction et de relaxation. Ce phénomène est important pour la prise de nourriture. Le ralentissement de l'ARN polymérase II peut donc apparemment aussi influencer positivement l'état de santé.
La restriction alimentaire et les interventions moléculaires affectent la vitesse de l'ARN polymérase II
L'influence d'interventions déjà connues visant à prolonger la vie, telles que la restriction alimentaire, sur la vitesse de l'ARN polymérase II a été examinée. Pour ce faire, des souris âgées de huit semaines ont été divisées en deux groupes : Un groupe a été autorisé à manger autant qu'il le souhaitait pendant quatre semaines, tandis que l'autre groupe a été soumis à un régime alimentaire. Les chercheurs ont ensuite analysé la vitesse des enzymes dans le tissu rénal.
Dans une autre expérience, l'effet de la restriction alimentaire devait être comparé chez des souris jeunes et âgées. Pour ce faire, la vitesse de l'ARN polymérase II a été examinée dans le tissu hépatique de souris âgées de 5, 16 et 26,5 mois. Les souris jeunes et âgées ont reçu soit une quantité de nourriture plus que suffisante, soit un régime restreint pendant quatre semaines.
Chez les nématodes et les mouches des fruits, les chercheurs ont désactivé une voie de signalisation cellulaire dont on sait déjà, d'après d'autres études, qu'elle contrôle le vieillissement. La vitesse de l'ARN polymérase II a été examinée chez des nématodes âgés de 14 jours et dans le cerveau de drosophiles âgées de 30 et 50 jours, et chacun a été comparé à des congénères du même âge génétiquement non modifiés.
"Les résultats montrent que les mesures de prolongation de la vie, telles que la restriction alimentaire ou la désactivation d'une voie de signalisation connue pour être impliquée dans le vieillissement, ont pu réduire la vitesse de l'ARN polymérase II chez presque toutes les espèces étudiées. Cela signifie que la vitesse de l'ARN polymérase II, qui augmente avec l'âge, peut être inversée dans la plupart des cas grâce à des mesures de prolongation de la vie", a déclaré M. Papantonis.
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.
Publication originale
Debès C, Papadakis A, Grönke S, Karalay Ö, Tain L, Mizi A, Nakamura S, Hahn O, Weigelt C, Josipovic N, Zirkel A, Brusius I, Sofiadis K, Lamprousi M, Lu YX, Huang W, Esmaillie R, Kubacki T, Späth MR, Schermer B, Benzing T, Müller RU, Antebi A*, Partridge L*, Papantonis A*, Beyer A*: Aging-associated changes in transcriptional elongation influence metazoan longevity: Nature 616; pp. 814–821 (2023)
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