On sait, qu’avec l’âge, certaines cellules vieillissent, ce sont des cellules « sénescentes » et leur accumulation altère la fonction normale des tissus, ce qui accélère encore le vieillissement. De nombreuses équipes à la recherche de traitements permettant de freiner le vieillissement cellulaire travaillent à pouvoir éliminer ces cellules sénescentes. Cette nouvelle étude de l’Université d’Arizona se concentre sur un autre état cellulaire, la quiescence : les cellules quiescentes ou « endormies » peuvent être réveillées si besoin, en réponse à un déclencheur, comme une plaie, par exemple. Les chercheurs montrent que ce sommeil cellulaire n'est pas aussi inoffensif qu'on le pensait. Ces travaux, publiés dans les Actes de l’Académie des Sciences américaine révèlent en effet qu’à l’âge avancé, ces cellules risquent de ne plus jamais se réveiller.
Ainsi, si la quiescence cellulaire est réversible et essentielle à la réparation et à la stabilité des tissus, à l’âge avancé, les « arrêts cellulaires » des cellules quiescentes sont fréquents et participent aussi au processus de vieillissement. Ce constat qui remet en question la compréhension actuelle du sommeil cellulaire suggère ainsi une autre possibilité d'intervention en ciblant ces cellules quiescentes (et pas seulement les cellules sénescentes).
A un certain âge, lorsque les cellules s'endorment, elles risquent de ne plus se réveiller
« Auparavant on pensait que les cellules dormaient éviter d'entrer dans un état de coma, en opposant donc quiescence et « coma » » le co-auteur de l'article, Guang Yao, professeur agrégé au département de biologie moléculaire et cellulaire de l’Université d’Arizona. « Notre étude montre que le sommeil cellulaire est à différents niveaux, et que s'il va trop loin, il finit par sombrer dans un état de coma ». En pratique, les chercheurs ont progressivement poussé les cellules dans un sommeil de plus en plus profond en utilisant des composés pharmacologiques. Les modèles d'expression génique ont révélé qu’au fur et à mesure que le sommeil cellulaire s'approfondissait, la capacité des cellules à recycler leur matériel (ou fonction lysosomale-autophagie), diminuait également. En conséquence, les cellules se retrouvaient alors dans un état d’instabilité chimique et de stress, susceptible d’induire un coma.
Moduler le sommeil cellulaire, c’est possible : cependant, lorsque les chercheurs réactivent cette fonction de recyclage cellulaire, ils constatent une réduction du stress cellulaire. Les cellules rentrent dans un sommeil plus léger, ce qui les rend plus aptes à se réveiller et à se diviser. En régulant cette fonction de recyclage, il semble donc possible de moduler la profondeur du sommeil cellulaire et donc la survie de ces cellules quiescentes.
Un score de profondeur de sommeil cellulaire : les chercheurs ont également découvert que les schémas d'expression des gènes peuvent indiquer à quel point une cellule dort profondément. En analysant les modifications apportées aux modèles d'expression des gènes au fur et à mesure que les cellules s'endorment, l'équipe a créé un modèle prédictif capable d'attribuer des scores de profondeur de sommeil des cellules allant de 1 à 10, ces scores pouvant être appliqués à différents types de cellules. À l'aide de ce modèle, les chercheurs sont maintenant capables d’identifier les cellules en état de coma et les cellules sénescentes. Le modèle suggère aussi que les cellules en état de sommeil profond partagent des caractéristiques d'expression génique similaires à celles du vieillissement.
Manipuler la profondeur du sommeil cellulaire pourrait conduire à des interventions contre le vieillissement : en comprenant mieux ces mécanismes, il serait possible d’éviter ou de réduire ce coma cellulaire, suggèrent les auteurs.
On retiendra de ces travaux que le sommeil cellulaire existe finalement sous forme de tout un spectre de fonctions cellulaires allant de l'état de division à l'état d’arrêt. C’est donc une toute nouvelle compréhension de la « vie » cellulaire et du vieillissement. Et il semble possible de moduler le stade de sommeil cellulaire pour ralentir le vieillissement.
Source: PNAS October 21, 2019 DOI : 10.1073/pnas.1915905116 Graded regulation of cellular quiescence depth between proliferation and senescence by a lysosomal dimmer switch
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