VIEILLISSEMENT : Une horloge génétique synthétique qui prolonge la durée de vie

Ces scientifiques de Université de Californie – San Diego viennent de développer une toute nouvelle technique, spectaculaire et moléculaire, pour ralentir le vieillissement :  en travaillant sur la levure, ils ont construit une « horloge » génétique biosynthétique capable de prolonger la longévité des cellules et donc la durée de vie. Ces travaux publiés dans la revue Science ouvrent une toute nouvelle voie, empêcher les cellules d'atteindre leurs niveaux normaux de détérioration associés au vieillissement.

La durée de vie humaine est liée au vieillissement de nos cellules individuelles. Il y a déjà 3 ans, l’équipe de l'Université de Californie à San Diego avait déchiffré les mécanismes essentiels du processus de vieillissement. 2 voies distinctes empruntées par les cellules au cours du vieillissement avaient alors été identifiées. Les chercheurs ont donc eu l’idée de manipuler génétiquement ces processus pour prolonger la durée de vie des cellules.

Un processus de vieillissement intelligent qui prolonge la longévité cellulaire

L’équipe utilise la biologie synthétique pour concevoir une solution qui empêche les cellules d'atteindre leurs niveaux normaux de détérioration associés au vieillissement. Les cellules, y compris celles des levures, des plantes, des animaux et des humains, contiennent toutes des circuits de régulation des gènes qui sont responsables de nombreuses fonctions physiologiques, dont le vieillissement.

« Ces circuits génétiques peuvent fonctionner comme nos circuits électriques domestiques qui contrôlent les appareils électroménagers par exemple », explique le professeur Nan Hao du département de biologie moléculaire de l'UC San Diego.

Une horloge qui ralentit la dégénérescence cellulaire : l’équipe révèle que, sous le contrôle d'un circuit central de régulation des gènes, les cellules ne vieillissent pas nécessairement de la même manière et a donc imaginé un processus de vieillissement intelligent, qui prolonge la longévité cellulaire en modifiant les mécanismes de vieillissement : en recâblant génétiquement le circuit qui contrôle le vieillissement cellulaire, ils ont formé une boucle de rétroaction négative qui bloque ce processus. Le circuit recâblé fonctionne comme une horloge, appelée « oscillateur de gène », qui pousse la cellule à basculer périodiquement entre 2 états âgés nuisibles, évitant ainsi un engagement prolongé dans l'un ou l'autre, et ralentissant ainsi la dégénérescence de la cellule.

Cet oscillateur a permis de prolonger considérablement la durée de vie cellulaire :

« C'est la première fois que la biologie synthétique guidée par ordinateur et les principes d'ingénierie permettent de reconcevoir des circuits génétiques synthétiques, de reprogrammer le processus de vieillissement et de promouvoir efficacement la longévité ».

Plusieurs voies de déclin cellulaire : il y a plusieurs années, la même équipe de recherche de l'UC San Diego avait déjà découvert, en « étudiant les processus de vieillissement, que les cellules suivent une cascade de changements moléculaires tout au long de leur vie jusqu'à dégénérer et mourir. Cependant les cellules peuvent suivre des voies de vieillissement distinctes.

• Environ la moitié des cellules vieillissent par un déclin progressif de la stabilité de l'ADN, où l'information génétique est stockée.
• L'autre moitié vieillit en raison du déclin des mitochondries, les unités de production d'énergie des cellules.

La biologie synthétique offre un énorme potentiel dans la lutte contre le vieillissement. Cette recherche fournit la preuve qu'il est possible de ralentir l'horloge du vieillissement en empêchant activement les cellules de s'engager sur une voie de déclin et de mort, et les oscillateurs de gènes apparaissent ici comme un système universel prometteur pour y parvenir.

La preuve de concept est apportée sur les cellules de levure Saccharomyces cerevisiae, qui, recâblées synthétiquement ont présenté une augmentation de 82 % de la durée de vie par rapport aux cellules témoins ayant vieilli selon des voies normales.

L'équipe étend actuellement ses recherches au vieillissement de divers types de cellules humaines, dont notamment, les cellules souches et les neurones.

Source: Science 28 April, 2023 DOI: 10.1126/science.add7631 Engineering longevity—Design of a synthetic gene oscillator to slow cellular aging

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Équipe de rédaction SantélogMai 2, 2023Rédaction Santé log