Des cellules humaines de 80 ans reprogrammées jusqu’à un âge moléculaire inférieur à 20 ans
Ce processus graduel de restauration pourrait révéler comment fonctionne le rajeunissement cellulaire.
Que se passerait-il si les scientifiques pouvaient faire reculer l’horloge biologique d’une cellule humaine de 80 ans, au point qu’elle se comporte comme la cellule d’une personne de moins de 20 ans ? Des chercheurs en Allemagne y sont parvenus, en inversant plus de 60 ans de vieillissement moléculaire tout en transformant des cellules précurseurs du sang en cellules souches neurales capables de produire des neurones.
La découverte, réalisée par des scientifiques de l’hôpital universitaire de Bonn et de l’université de Bonn, pourrait apporter de nouvelles connaissances sur l’un des plus grands mystères de la biologie : comment le vieillissement peut être inversé au niveau cellulaire.
Contrairement aux méthodes antérieures, qui ramènent assez vite l’âge moléculaire d’une cellule, cette approche agit progressivement et permet aux chercheurs de suivre le processus de rajeunissement pendant plus de 100 jours.
L’étude publiée dans la revue « Aging Cell » offre aux scientifiques une occasion rare d’étudier ce qui provoque le rajeunissement cellulaire, ce qui le ralentit, et si les mécanismes concernés pourraient, à l’avenir, contribuer au traitement de maladies liées à l’âge, comme la maladie d’Alzheimer.
Changement de l’identité et de l’âge des cellules
La plupart des cellules du corps portent pour l’essentiel les mêmes instructions génétiques, mais elles deviennent des types cellulaires spécialisés, aux fonctions différentes. Leur identité dépend en grande partie des instructions génétiques qu’elles utilisent. Dans des conditions normales, une cellule sanguine ne peut pas simplement se transformer en neurone.
Les chercheurs peuvent réorienter l’identité d’une cellule par la reprogrammation, en utilisant des combinaisons de protéines appelées facteurs de transcription, qui modifient l’activité des gènes et guident son développement. Cette approche a déjà permis aux scientifiques de produire du tissu nerveux à partir de cellules de la peau, ce qui pourrait, à l’avenir, contribuer à mettre au point des traitements contre les maladies neurodégénératives.
L’équipe de Bonn a utilisé la reprogrammation pour transformer des cellules précurseurs des globules rouges en cellules souches neurales. Dans des expériences précédentes, les neurones créés par cette méthode ont formé des connexions avec des neurones existants après leur transplantation dans des cerveaux de souris.
« Dans la présente étude, nous nous sommes concentrés sur un autre phénomène : plus précisément, sur le constat que les cellules rajeunissent nettement au cours de la reprogrammation », indique le professeur Oliver Brüstle, directeur de l’Institut de neurobiologie régénérative de l’hôpital universitaire de Bonn et membre du domaine de recherche interdisciplinaire Life & Health de l’université de Bonn.
Ce que mesurent les horloges moléculaires
Pour suivre le rajeunissement, les chercheurs ont examiné des modifications chimiques de l’ADN qui varient avec l’âge. Ces modifications influent sur la manière dont l’information génétique est utilisée, sans changer la séquence de l’ADN elle-même. Ce domaine d’étude s’appelle l’épigénétique.
Les horloges épigénétiques utilisent les motifs de ces marqueurs pour estimer l’âge moléculaire d’une cellule. Après la reprogrammation, les cellules d’une personne de 80 ans affichaient un âge moléculaire inférieur à 20 ans, soit une baisse de plus de 60 ans en 50 jours seulement.
« Nous savons aussi que ce rajeunissement épigénétique garantit que les cellules se comportent réellement comme de jeunes cellules », indique Brüstle.
Les scientifiques avaient déjà observé un rajeunissement au cours d’un processus de reprogrammation en deux étapes. D’abord, une cellule spécialisée revient à l’état de cellule souche pluripotente et gagne la capacité d’évoluer vers presque n’importe quel type de cellule. Ensuite, les chercheurs la dirigent pour qu’elle se transforme en cellule souche neurale, dont les possibilités de différenciation sont bien plus limitées.
Une voie plus lente pour comprendre le rajeunissement
Contrairement à l’approche classique en deux étapes, qui produit un rajeunissement rapide, l’équipe de Bonn a transformé directement les cellules précurseurs du sang en cellules souches neurales, sans passer par le stade des cellules souches pluripotentes.
Les horloges moléculaires des cellules se sont réinitialisées progressivement, ce qui a permis aux chercheurs de suivre le processus pendant plus de 100 jours. Ce long délai donne aux scientifiques la possibilité d’examiner le processus à mesure qu’il avance et de chercher quels facteurs l’accélèrent ou le ralentissent.
« Le rajeunissement qui s’étend sur une si longue durée constitue un modèle expérimental idéal. Comme les horloges épigénétiques se réinitialisent lentement, en plusieurs semaines, nous pouvons utiliser ce modèle pour chercher quels facteurs et quelles substances actives accélèrent ou ralentissent le processus de rajeunissement. »
Pour Brüstle, comprendre ces mécanismes de régulation a une importance particulière pour la recherche sur le cerveau. « L’âge est d’ailleurs le principal facteur de risque des maladies neurodégénératives, comme la maladie d’Alzheimer ! »
