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Transhumanisme et vieillissement : Lettre Fight Aging 12 mars 2018

Long Long Life fight aging transhumanisme et vieillissement

Fight Aging! Extraits

Parce que tout le monde ne comprend pas forcément la langue de Shakespeare, Long Long Life vous fournit une traduction automatique post-éditée des éléments les plus importants de la newsletter Fight Aging! 

Fight Aging! fournit un résumé hebdomadaire des actualités et des commentaires pour des milliers d’abonnés intéressés par la science de la longévité: progrès en matière de contrôle médical du vieillissement afin de prévenir la vulnérabilité, la souffrance et les maladies liées à l’âge, ainsi que pour fournir des améliorations dans la compréhension actuelle de ce qui fonctionne et ce qui ne fonctionne pas lorsqu’il s’agit de prolonger une vie saine. Attendez-vous à voir des résumés des récents progrès de la recherche médicale, des nouvelles de la communauté scientifique, des initiatives de collecte de fonds pour accélérer le travail sur la réparation et l’inversion du vieillissement, des liens vers des ressources en ligne, et bien plus encore.

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Extraits de Fight Aging! :

  • Nouvelles découvertes sur l’aspect biochimique de la maladie de Parkinson
  • Une thérapie génique pour réduire considérablement l’incidence des maladies cardiovasculaires
  • Financer des travaux supplémentaires sur le Deep Learning pour découvrir des médicaments contre le vieillissement
  • Les médicaments sénolytiques ne parviennent pas à tuer les cellules cancéreuses avec des signatures d’expression de gènes sénescents, mais une thérapie génique réussit
  • L’aspirine en tant que mimétique de restriction calorique améliorant l’autophagie

Nouvelles découvertes sur l’aspect biochimique de la maladie de Parkinson

Aujourd’hui, je souligne quelques résultats de recherche publiés récemment qui contribuent à la compréhension de la maladie de Parkinson et de sa progression. La maladie de Parkinson est relativement simple, comme les maladies neurodégénératives – c’est-à-dire que sa biochimie est encore extrêmement complexe en détail, mais il n’est pas aussi difficile d’identifier les aspects importants que la maladie d’Alzheimer. À la racine, il s’agit d’une synucléinopathie, une condition causée par l’accumulation de dépôts d’α-synucléine. Il en résulte un dysfonctionnement mitochondrial et la mort cellulaire d’une petite mais importante population de neurones dopaminergiques reliés à la fonction motrice, mais aussi une perturbation plus généralisée de la fonction normale du cerveau. Le défi dans la maladie de Parkinson est moins de savoir où intervenir, c’est-à-dire l’élimination ciblée de la synucléine, que de construire une méthodologie efficace. Vous pouvez consulter l’une des revues de la Fondation de recherche SENS sur le sujet pour vous faire une idée de la difficulté d’éliminer en toute sécurité une forme spécifique de déchets métaboliques du cerveau.

Pourquoi certaines personnes seulement développent la maladie de Parkinson? Dans un petit nombre de cas, c’est dû à des gènes mutants, en particulier ceux comme la parkine qui sont importants dans les processus d’entretien cellulaire. La déficience de l’autophagie axée sur le contrôle de la qualité des mitochondries semble être une facette importante de la maladie de Parkinson, mais chez les patients qui n’ont pas de signes de mutation, le cheminement vers la maladie peut être aléatoire, c’est-à-dire de petites différences dans les dommages liés à l’âge et la diminution de l’entretien cellulaire qui s’accumulent et s’accélèrent avec le temps. Un peu moins d’élimination des déchets métaboliques conduit à un peu plus de synucléine? et un peu plus de dysfonctionnement mitochondrial, ce qui à son tour a un impact sur les systèmes de maintenance, et donc la boucle de rétroaction progresse, toujours plus vite au fil du temps. Avec suffisamment de temps, tout le monde finira par souffrir de la maladie de Parkinson, mais à l’heure actuelle, d’autres processus de vieillissement tuent la plupart des gens avant que cela ne se produise.

Au-delà de la clairance de la synucléine, la thérapie cellulaire est l’autre domaine d’activité majeur dans la production de thérapies pour la maladie de Parkinson. L’objectif est de remplacer les neurones dopaminergiques perdus par de nouvelles cellules capables de reprendre la même fonction dans le cerveau. Comme le processus de perte est graduel, cela devrait apporter un bénéfice durable, même sans s’attaquer aux causes de la perte cellulaire – les nouvelles cellules seront détruites à temps, tout comme les anciennes. Cette situation est semblable dans presque tous les cas d’utilisation proposée de la thérapie de remplacement cellulaire chez les personnes âgées: l’environnement tissulaire est généralement hostile et endommagé, et les détails sur la façon dont et pourquoi les populations cellulaires existantes ne permettent plus un bon fonctionnement lorsqu’il s’agit de l’efficacité potentielle de l’introduction de nouvelles cellules. Vont-elles fonctionner correctement ou succomber rapidement?

Des chercheurs découvrent un coupable de la mort des cellules cérébrales de Parkinson

Si nous pouvions regarder dans le cerveau des patients atteints de la maladie de Parkinson, nous verrions deux signes distinctifs de la maladie. D’abord, on verrait mourir les cellules cérébrales qui produisent une substance chimique appelée dopamine. On verrait aussi des grappes de protéines appelées corps de Lewy dans les neurones. Les chercheurs croient qu’une des clés du traitement de la maladie de Parkinson est d’étudier les liens possibles entre ces deux phénomènes. « Cette étude identifie le lien manquant entre les corps de Lewy et le type de dommages observés dans les neurones touchés par la maladie de Parkinson. La maladie de Parkinson est un trouble des mitochondries, et nous avons découvert comment les corps de Lewy libèrent un produit de décomposition partielle qui a un tropisme élevé pour les mitochondries et détruit leur capacité à produire de l’énergie. »

Les corps de Lewy ont été décrits il y a un siècle, mais ce n’est qu’en 1997 que les scientifiques ont découvert qu’ils étaient faits de touffes d’une protéine mal pliée appelée synucléine. Lorsqu’elle n’est pas mal pliée, on croit que la synucléine exerce des fonctions liées à la transmission de signaux entre les neurones. Les chercheurs se sont penchés sur les cultures cellulaires de neurones qui ont été incités à accumuler des fibrilles constituées de synucléine-α mal pliée, imitant le corps de Lewy chez les patients atteints de la maladie de Parkinson. Ils ont découvert que lorsque les fibrilles d’α-synucléine sont décomposées, elles créent souvent un amas protéique plus petit, qu’ils appellent pα -syn*.

Il s’avère que le résultat de cette dégradation partielle, pα -syn*, est toxique. Les chercheurs ont fait cette découverte en étiquetant le pα -syn* avec un anticorps afin qu’ils puissent le suivre dans toute la cellule après sa création. Ils ont observé que pα -syn* voyageait et s’attachait aux mitochondries. Une enquête plus poussée a révélé qu’une fois la pα -syn* attachée, les mitochondries ont commencé à se dégrader. Ces mitochondries fragmentées perdent leur capacité à transmettre un signal électrochimique et à produire de l’énergie. « Les corps de Lewy sont de gros agrégats et ils restent dans la cellule, mais ils n’entrent pas en contact direct avec les mitochondries comme le fait pα -syn*. Avec cette découverte, nous avons établi un lien direct entre la protéine synucléine et les effets en aval qui sont observés lorsque les cellules cérébrales sont endommagées dans la maladie de Parkinson. »

Une étude révèle de nouvelles connaissances sur la cause de la mort cellulaire dans la maladie de Parkinson

Les chercheurs ont découvert que la cardiolipine, une molécule à l’intérieur des cellules nerveuses, aide à s’assurer qu’une protéine appelée alpha-synucléine se plie correctement. Un mauvais pliage de cette protéine entraîne des dépôts de protéines qui sont la marque distinctive de la maladie de Parkinson. Ces dépôts sont toxiques pour les cellules nerveuses qui contrôlent les mouvements volontaires. Lorsque trop de ces dépôts s’accumulent, les cellules nerveuses meurent. « L’identification du rôle crucial que joue la cardiolipine dans le maintien de la fonctionnalité de ces protéines signifie que la cardiolipine peut représenter une nouvelle cible pour le développement de traitements contre la maladie de Parkinson. »

L’étude a révélé qu’ à l’intérieur des cellules, l’alpha-synucléine se lie aux mitochondries, où réside la cardiolipine. Les cellules utilisent les mitochondries pour produire de l’énergie et stimuler le métabolisme. Normalement, la cardiolipine présente dans les mitochondries extrait la synucleine des dépôts de protéines toxiques et la replie en une forme non toxique. Les chercheurs ont découvert que chez les personnes atteintes de la maladie de Parkinson, ce processus est dépassé au fil du temps et que les mitochondries sont détruites. La compréhension du rôle de la cardiolipine dans le repliement des protéines peut aider à créer un médicament ou une thérapie pour ralentir la progression de la maladie.

 

Une thérapie génique pour réduire considérablement l’incidence des maladies cardiovasculaires

Il semble plausible que l’un des premiers grands axes de développement de la thérapie génique chez l’humain sera celui des gènes invalidants qui maintiennent les taux de lipides dans la circulation sanguine. Il existe un certain nombre de cibles crédibles: PCSK9, ANGPTL3, ANGPTL4 et ASGR1 par exemple. La réduction des taux de lipides dans la circulation sanguine a pour effet de ralentir le développement des maladies cardiovasculaires, ce qui réduit le risque de crise cardiaque, d’accident vasculaire cérébral et d’autres problèmes connexes. Le succès des statines repose précisément sur cet effet, et les thérapies géniques seraient beaucoup plus efficaces que les statines – un traitement unique produisant un bénéfice plus important et permanent.

Comment ça marche sous le capot? Pourquoi l’abaissement des lipides sanguins – cholestérol, triglycérides, et ainsi de suite – a-t-il ce résultat bénéfique? Le principal mécanisme d’intérêt concerne le développement de l’athérosclérose par des molécules lipidiques endommagées. Le fonctionnement normal du métabolisme produit des molécules réactives qui peuvent oxyder les lipides, de sorte qu’une petite fraction des lipides dans la circulation sanguine sont endommagés de cette façon. Avec la progression du vieillissement, diverses formes de dommages aux cellules et aux tissus et leurs conséquences conduisent à la génération de molécules beaucoup plus réactives, et donc à un plus grand nombre de molécules lipidiques endommagées entrant dans la circulation sanguine – le problème s’aggrave avec le temps. Vous pourriez examiner la progression de la cause et de l’effet qui commence avec les dommages mitochondriaux à l’ADN, par exemple, mais il y a aussi des problèmes plus systémiques comme l’inflammation chronique, qui va de pair avec des niveaux plus élevés de dommages oxydatifs.

Les lipides oxydés peuvent irriter les parois des vaisseaux sanguins, provoquant une boucle de rétroaction de réactions cellulaires inappropriées qui produisent l’inflammation et attirent de plus en plus de cellules immunitaires pour essayer de nettoyer le désordre. Beaucoup de ces cellules meurent, submergées par des formes de lipides oxydés que la biochimie mammalienne n’est pas bien équipée pour manipuler. Il en résulte une plaque de graisse croissante de cellules mortes et des lipides nocifs, signature de l’athérosclérose. Ces plaques affaiblissent et rétrécissent les vaisseaux sanguins, et finalement quelque chose se rompt ou un vaisseau sanguin est bloqué – un événement souvent fatal, et au mieux invalidant. Interférer dans cette boucle de rétroaction à n’importe quel point peut la ralentir: réduire la quantité de tous les lipides entrant dans la circulation sanguine, rendre les cellules immunitaires plus résilientes ou capables, ou enlever seulement les lipides problématiques via un autre mécanisme.

Je pense que ces deux dernières sont meilleures que les premières, car elles peuvent en principe être rendues efficaces à près de 100 % sans altérer le fonctionnement du métabolisme cellulaire de manière à ce qu’il reste à comprendre à long terme, comme c’est le cas pour les réductions spectaculaires des taux de lipides sanguins. Ce n’est pas le cas que tous les lipides peuvent être retirés de la circulation sanguine, et ce n’est pas le cas que tous les dommages oxydatifs peuvent être évités. En général, une réparation périodique est bien plus utile qu’une prévention partielle, car la réparation peut aider les personnes déjà endommagées et aux stades avancés de la maladie. Néanmoins, nous obtiendrons quand même une mise en œuvre plus efficace de la pire option dans un avenir proche, semble-t-il, car c’est là que l’attention se concentre le plus.

Un traitement CRISPR pour les maladies cardiaques

Considérez ce scénario: nous sommes en 2037, et une personne d’âge moyen peut se rendre dans un centre de santé pour se faire vacciner contre les maladies cardiovasculaires. L’injection cible les cellules du foie, en modifiant un gène qui intervient dans la régulation du cholestérol sanguin. La procédure simple réduit le taux de cholestérol et réduit considérablement le risque de crise cardiaque. Bien que des thérapies à base d’anticorps aient été lancées pour aider les personnes les plus à risque, le coût et la complexité des traitements signifient qu’une solution plus simple et unique, comme un vaccin, serait bénéfique pour de nombreuses autres personnes dans le monde.

La bonne nouvelle, c’est qu’une combinaison de la découverte de gènes et de l’éclosion de technologies d’édition de génomes telles que CRISPR-Cas9 a donné à cette vision d’un avenir fondé sur le vaccin pour lutter contre les maladies cardiaques une forte chance de devenir réalité. La percée a eu lieu en 2003, lorsque les chercheurs ont enquêté sur trois familles françaises dont les membres présentaient des taux potentiellement mortels de cholestérol LDL (Low-density lipoprotein) et qui présentaient une mutation du gène PCSK9. PCSK9 code une enzyme qui régule les niveaux de LDL – ou « mauvais » cholestérol. Décelant les possibilités, les chercheurs ont cherché à déterminer si des mutations naturelles dans le PCSK9 pourraient également avoir pour effet d’abaisser le cholestérol LDL. Après avoir passé en revue les données d’environ 3 600 personnes ayant fourni un échantillon de sang, les chercheurs ont séquencé l’ADN des 128 participants ayant les plus faibles taux de cholestérol LDL. Ils ont découvert qu’environ 2% des participants afro-américains avaient une copie cassée du PCSK9. Une étude de suivi d’une population différente et plus nombreuse a également révélé des mutations chez près de 3 % des Afro-Américains, ce qui a été associé à une réduction de 88 % du risque de cardiopathie ischémique.

Le foie est un organe cible privilégié de la thérapie génique pour des sociétés telles que Editas Medicine, Sangamo Therapeutics et CRISPR Therapeutics; il est facile de délivrer des gènes au foie, et l’outil CRISPR-Cas9 est particulièrement efficace dans l’organe, éditant une plus grande proportion de cellules que dans la plupart des autres tissus. Le foie est également un excellent endroit pour lutter contre le cholestérol – il libère le cholestérol LDL du sang et est également un moteur principal de la synthèse lipidique. Des chercheurs ont montré que plus de la moitié des gènes Pcsk9 présents dans le foie de la souris pourraient être réduits au silence par une seule injection d’un adénovirus contenant un système CRISPR-Cas9 dirigé contre Pcsk9. Cela a entraîné une diminution d’environ 90 % du taux de Pcsk9 dans le sang et une baisse de 35 à 40 % du taux de cholestérol LDL dans le sang.

L’approche est « absolument plausible, voire réalisable » d’un point de vue technologique. Mais il y a aussi une barrière philosophique à négocier. « Vous ne voulez pas nécessairement soigner des gens qui n’ont pas encore de maladie. » D’autres vont plus loin. « Changer de mode de vie peut être beaucoup plus efficace pour une population que de se concentrer sur des interventions coûteuses. » Ils craignent qu’une thérapie génique pour les personnes à haut risque n’entrave les efforts pour aider les gens à s’aider eux-mêmes. « C’est la façon dont l’esprit humain travaille. Prenez une pilule et nous pensons être protégés. »

Il y a certainement une certaine réticence à poursuivre les thérapies géniques permanentes pour la prévention et l’amélioration en ce moment – les travaux pourraient avancer beaucoup plus rapidement qu’ils ne le font actuellement, étant donné la baisse rapide des coûts de la biotechnologie génétique. Il faudra probablement des groupes plus aventureux comme BioViva Sciences ou Ascendance Biomédical pour briser cette porte en allant tout simplement de l’avant et en offrant les thérapies géniques qui sont technologiquement plausibles en dehors du système réglementaire principal. Ces traitements auront d’abord une faible efficacité, en termes de proportion de cellules transfectées par la thérapie, mais c’est un défi qui sera résolu avec une efficacité croissante au cours de la prochaine décennie. Quelqu’un doit commencer, être le premier, montrer le chemin. Si les systèmes de réglementation tels qu’ils existent actuellement rendent cela difficile, alors le début se produira en dehors du cadre réglementaire, tout comme il l’ a fait pour les thérapies à base de cellules souches – et c’est une bonne chose aussi, car c’est pratiquement la seule circonstance qui pourrait aider à rendre la réglementation médicale actuelle moins oppressante.

Financer des travaux supplémentaires sur le Deep Learning pour découvrir des médicaments contre le vieillissement

Récemment, Y Combinator a annoncé son intention de financer des entreprises qui travaillent sur les traitements pour le vieillissement. C’est l’un des nombreux signes d’un intérêt croissant des investisseurs pour ce domaine du développement. L’un des premiers résultats semble être un plus grand financement pour les méthodes informatiques d’amélioration de la découverte de médicaments, avec des thérapies pour le vieillissement comme but commun, après le modèle établi d’Insilico Médecine. Il est logique qu’une partie de cette communauté principalement axée sur le logiciel se lancerait dans un nouveau domaine, la biotechnologie, en finançant des entreprises qui appliqueraient la technologie informatique à ce domaine. Cela ne dit rien sur l’efficacité de la démarche, bien sûr, mais il s’agit d’une évolution naturelle des connaissances et des intérêts établis.

Il y a certainement beaucoup de place pour l’amélioration en ce qui concerne le coût et l’effort requis pour trouver et prouver de petites molécules et d’autres médicaments pour traiter des maladies spécifiques ou cibler des mécanismes biologiques spécifiques avec un minimum d’effets secondaires. Il est raisonnable de penser que les approches deep learning établies peuvent être appliquées avec succès ici, pour attirer l’attention sur les molécules des bibliothèques standard qui pourraient autrement être négligées, et pour concevoir de nouvelles molécules thérapeutiques basées sur les données existantes et les caractéristiques souhaitées. Il y a cependant une différence importante entre, disons, l’application de cette technologie à la recherche de sénolytiques et de disjoncteurs de liaison croisée, des approches qui peuvent en principe produire un rajeunissement, ou l’application à la recherche d’autres géroprotecteurs comme la metformine, la rapamycine, etc. Ces derniers ne peuvent ralentir que marginalement la progression du vieillissement, et le milieu de la recherche peine à produire quelque chose dans cette partie du domaine qui puisse faire mieux que l’exercice et la restriction calorique. Il reste à voir dans quelle direction.

Au cours des dernières décennies, un nombre incommensurable de preuves se sont accumulées : il est possible de ralentir les processus biologiques du vieillissement chez les animaux. Ces données probantes s’accumulent le long de multiples axes de recherche couvrant de nombreuses thérapies différentes. Nous en sommes arrivés à la même conclusion: en comprenant et en traitant directement les dommages biologiques accumulés pendant le vieillissement, nous pouvons trouver de nouvelles thérapies puissantes pour lutter contre la maladie et vivre plus longtemps et en meilleure santé.

Chez Spring Discovery, nous accélérons la découverte de ces thérapies grâce à notre plateforme de découverte de médicaments basée sur le deep learning. Et nous sommes fiers d’annoncer que nous avons récolté un financement de 4,25 millions de dollars auprès d’une équipe de bailleurs de fonds en biotechnologie qui appuient notre vision à long terme. Pourquoi les thérapies axées sur le vieillissement représentent-elles une opportunité si considérable? Parce que le vieillissement est le seul facteur de risque le plus important pour les maladies les plus nuisibles sur Terre – les maladies cardiovasculaires, les maladies neurodégénératives, les maladies pulmonaires, le cancer, la perte musculaire et plus encore – et les médicaments qui ralentissent les dommages biologiques accumulés pendant le vieillissement ont le potentiel de réduire l’incidence de ces maladies, peut-être simultanément.

Ensemble, le vieillissement représente A) l’un des problèmes les plus importants auxquels l’humanité est confrontée et B) un problème qui semble de plus en plus possible à résoudre. Les maladies de la vieillesse ne sont pas discriminatoires, mais elles peuvent être combattues. Nous croyons que dans un avenir pas trop lointain, la découverte de thérapies pour le vieillissement fournira certains des outils les plus efficaces de l’histoire pour réduire notre fardeau de la maladie et prolonger notre vie en santé. Spring Discovery a pour mission d’accélérer considérablement la réalisation de cet avenir. Et nous apportons un nouvel ensemble d’outils d’apprentissage machine pour relever ce défi.

Les médicaments sénolytiques ne parviennent pas à tuer les cellules cancéreuses avec des signatures d’expression de gènes sénescents, mais une thérapie génique réussit

Certaines cellules cancéreuses expriment des signatures normalement associées aux cellules sénescentes, alors pourquoi ne pas essayer des composés sénolytiques contre elles? Il s’agit là d’un cercle vicieux, étant donné que la plupart des médicaments candidats sénolytiques actuels ont été à l’origine caractérisés et testés comme chimiothérapeutiques potentiels. Ce document en libre accès est intéressant pour deux raisons: premièrement, le fait que les médicaments sénolytiques n’ont pas tué les cellules cancéreuses portant une signature sénescente et, deuxièmement, qu’une thérapie génique par suicide ciblant cette signature agit contre les cellules sénescentes normales et les cellules cancéreuses portant une signature sénescente. L’approche de la thérapie génique décrite ici est conceptuellement similaire (à un niveau très élevé) à la thérapie génique de Biotechnologies Oisin utilisée pour détruire les cellules sénescentes, mais moins flexible. Les fondateurs d’Oisin Biotechnologies ont montré que le ciblage de p53, un suppresseur de cancer, plutôt que p16 / p16Ink4a, une signature de sénescence, est très efficace contre le cancer, mais il semble que p16 est également un déclencheur viable pour les mécanismes de thérapie génique de destruction cellulaire dans de nombreux cancers.

p16Ink4a arrête la progression du cycle cellulaire en inhibant la phase S. La sénescence cellulaire, un mécanisme suppressif de tumeur défini comme arrêt de croissance irréversible et induit par l’accumulation de dommages d’ADN, est souvent associée à l’induction de p16Ink4a. Par conséquent, p16Ink4a est considéré comme un puissant suppresseur de tumeur. Les mutations de perte de fonction affectant p16Ink4a sont une marque commune de diverses tumeurs humaines, et sont considérées comme une étape essentielle vers la progression tumorale. Cependant, en présence de mutations affectant RB ou CDK4/CDK6, l’activité p16Ink4a n’est pas suffisante pour arrêter la progression du cycle cellulaire. De plus, une surexpression de p16Ink4a a été observée sur le front envahissant du carcinome endométrial, colorectal et basocellulaire et corrélée à une forte agressivité. Ainsi, dans ces conditions, cibler les cellules surexprimant p16Ink4a pourrait constituer une intervention anticancéreuse puissante.

Malgré le pontage par mutation du programme de sénescence, les cellules de sarcome surexprimant le SAR et avec p53 inactif ont induit un niveau élevé de p16Ink4a. Nous avons alors émis l’hypothèse que le traitement avec des composés dont on a montré qu’ils éliminent sélectivement les cellules surexprimant la p16Ink4a sénescente pourrait être une stratégie efficace. Deux des composés les plus efficaces aux propriétés sénolytiques (c’est-à-dire sélectivement toxiques contre les cellules sénescentes) sont l’ABT-263 et l’ABT-737, des agents anticancéreux bien connus inhibant la famille des protéines antiapoptotiques BCL2. Cependant, aucun des deux traitements n’était toxique pour ces cellules cancéreuses. Cela suggère que les cellules tumorales surexprimant p16Ink4a sont résistantes aux composés actuellement disponibles avec une spécificité contre les cellules p16Ink4a+.

Nous avons alors estimé qu’une stratégie alternative pour l’élimination des cellules tumorales surexprimant p16Ink4a pourrait faire appel à la thérapie génique ciblée. La thérapie génique du suicide a été étudiée dans divers types de cancer en raison de sa spécificité supérieure à celle des thérapies génotoxiques standard. Un effort antérieur pour tester une thérapie génique suicidaire sous la réglementation du promoteur p16Ink4a – le système INK-ATTAC – n’ a pas réussi à tuer les cellules cancéreuses p16Ink4a+, bien qu’il ait été efficace pour éliminer les cellules sénescentes p16Ink4a+. Nous avons récemment développé un système de suicide similaire, appelé p16-3MR. La principale différence réside dans le fait que le gène p16-3MR est soumis à la régulation du promoteur p16Ink4a complet, tandis que l’INK-ATTAC est régulé par une petite partie à proximité du site de transcription du locus INK4a.

Notre stratégie, qui s’est révélée très efficace dans les cellules non propagatrices, a montré une toxicité élevée pour les cellules cancéreuses, tant en culture cellulaire qu’in vivo. De plus, puisqu’il a été démontré que dans certains cas, les cellules p16Ink4a+ sont des précurseurs de cellules malignes, le système 3MR pourrait permettre de réduire l’incidence des tumeurs en éliminant les cellules précancéreuses p16Ink4a+. A ce stade, des recherches approfondies devraient être menées pour tester la toxicité d’une stratégie de thérapie génique suicidaire pilotée par p16Ink4a contre d’autres types de tumeurs.

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L’aspirine en tant que mimétique de restriction calorique améliorant l’autophagie

L’une des meilleures façons d’atténuer le battage publicitaire inutile généré par tel ou tel nouveau supplément ou médicament qui ralentirait modestement le vieillissement selon les données animales est de souligner que l’aspirine fait tout aussi bien l’affaire dans les études animales. Nous savons tous ce que l’aspirine fait pour la durée de vie humaine, c’est-à-dire à peu près rien, tout en continuant d’être un outil utile dans la boîte à outils pharmaceutique. La poursuite de résultats marginaux dans la longévité humaine permettra au mieux d’atteindre des résultats marginaux – et c’est le principal problème avec l’accent sur la tendance générale à essayer de récupérer les effets bénéfiques de la restriction calorique par le biais d’un certain nombre de candidats à la restriction calorique des médicaments mimétiques. Nous devons faire mieux, viser plus haut. Cela signifie qu’il faut davantage de travaux axés sur la mise au point de thérapies selon le modèle SENS, c’est-à-dire celles qui réparent les dommages moléculaires qui causent le vieillissement et qui sont donc capables, en principe, de rajeunir et de prolonger considérablement la vie humaine en santé.

La détérioration des fonctions cellulaires et organiques associée à l’âge s’accompagne d’une dysrégulation des voies de détection des nutriments et d’une autophagie désactivée. La réactivation du flux autophagique peut prévenir ou améliorer les dysfonctionnements métaboliques liés à l’âge. Les composés non toxiques dotés de la capacité de réduire les niveaux globaux d’acétylation protéique et d’induire l’autophagie ont été classés dans la catégorie des mimétiques de restriction calorique (MRC). Nous montrons ici que l’aspirine ou son métabolite actif salicylate induit l’autophagie en raison de leur capacité à inhiber l’activité acétyltransférase de l’EP300.

Nous démontrons que l’aspirine ne parvient pas à moduler le flux autophagique dans les cellules dépourvues d’EP300 ou dans lesquelles l’EP300 a été conçu pour éviter la liaison de l’aspirine à l’enzyme. Comme confirmation de la nature évolutive conservée de ce processus, nous démontrons que l’aspirine n’ a pas réussi à induire davantage l’autophagie chez les souches de Caenorhabditis elegans déficientes pour l’homologue CBP-1 de l’EP300 ou pour les produits essentiels des gènes de l’autophagie ATG-7 et BEC-1.

D’après les résultats décrits dans le présent document, l’aspirine peut être classée dans la catégorie des MRC. En effet, l’aspirine remplit tous les critères d’un MRC car elle (1) réduit l’acétylation des protéines en raison de sa capacité à inhiber l’activité acétyltransférase de l’EP300, (2) stimule le flux autophagique et (3) n’ a pas d’activité cytotoxique. À ce stade, il reste à déterminer dans quelle mesure l’inhibition de l’EP300 et l’activation de l’autophagie peuvent contribuer efficacement à ces effets d’aspirine qui transcendent apparemment ses effets anti-inflammatoires bien établis.

Les données précliniques suggèrent qu’un dérivé d’aspirine perméable au cerveau peut réduire la neurodégénérescence à médiation tau dans le cas de l’EP300. Cependant, le rôle de l’autophagie n’ a pas été exploré dans ce contexte. Les données épidémiologiques et expérimentales indiquent qu’une absorption nutritionnelle élevée de l’inhibiteur EP300 de la spermidine contrecarre le vieillissement cardiaque, tant chez les humains que chez les rongeurs. De plus, la spermidine réduit l’artériosclérose et la carcinogenèse du côlon chez les modèles murins. Ces effets de la spermidine montrent donc un chevauchement notable avec ceux de l’aspirine, en accord avec l’observation selon laquelle les deux composés inhibent EP300.

 

Le rat-taupe nu : un modèle de longévité

LongLongLife rat-taupe nu modèle longévité

Le rat-taupe nu : un modèle de longévité

La science aime les modèles animaux “bizarres” et le rat-taupe nu n’est pas une exception. Ce petit rongeur originaire d’Afrique subsaharienne fascine depuis de nombreuses années les chercheurs par sa surprenante longévité et sa résistance aux maladies liées à l’âge. Ne vous fiez pas à son apparence dégarnie et ridée, car cet animal est en réalité un modèle de jeunesse [1].

Le rat-taupe nu : une santé exemplaire

Avec une durée de vie maximale pouvant dépasser 30 ans (en captivité), il est le rongeur à l’existence la plus longue [2] (3 ans pour la souris grise et le rat brun). Bien que rien chez ce petit animal ne laisse apparemment présager une telle longévité, il semble néanmoins ne pas subir les effets du temps. Pas de problèmes cardiaques, osseux ni métaboliques, ces petites bêtes sont même très résistantes au cancer (seulement quelques cas rares décrits dans la littérature scientifique), une particularité qui leur a permis d’être élus “Vertébré de l’année 2013” par le magazine Science [3].

Le rat-taupe nu défie les lois du vieillissement

Quinze ans après la première description de leur incroyable longévité [4], une étude menée sur les données de plus de 3000 rats-taupes nus et publiée en janvier 2018 dans eLife [2], a rapporté que le taux de mortalité du petit animal n’augmente pas avec l’âge (1/10.000 chance de mourir par jour). Ce taux de mortalité reste très stable tout au long de leur vie. Cette découverte signifie que le rongeur serait le seul mammifère à défier la loi mathématique de Gompertz, postulant que le risque de mourir croît exponentiellement avec l’âge.

Cette révélation conduit certains chercheurs à penser que les processus de vieillissement ne touchent pas ces rongeurs, mais cette idée ne fait pas l’unanimité. D’autres scientifiques préfèrent dire qu’il est encore trop tôt pour l’affirmer [1]. Dans ce sens, il est plutôt considéré que le déclin physiologique lié à l’âge serait retardé ou atténué. Ainsi, les signes phénotypiques de vieillissement n’apparaissent que tard dans leur vie et ils vivraient 85% de leur existence sans montrer de déclin physiologique [4]. On peut néanmoins noter quelques changements physiques avec l’âge, notamment de la peau, qui paraît plus claire, moins élastique et plus fine que celle des rats-taupes jeunes [3].

LongLongLife rat-taupe nu modèle longévité

Photo by: Bob Owen

La longévité de ces rongeurs est d’autant plus surprenante qu’il s’agit d’une petite espèce (environ 40 grammes), et qu’un tel physique ne les prédestine pas à vivre aussi longtemps. En comparant avec des souris de même gabarit, le rat-taupe voit sa durée de vie multipliée par 9. Il en est de même avec le facteur “âge de la maturité sexuelle”, car vis-à-vis de celui-ci, leur durée de vie est 3 fois supérieure à celle attendue. Enfin, les femelles reproductrices de ces mammifères eusociaux (distribution sociale d’individus d’une même colonie entre animaux reproducteurs et animaux non reproducteurs) ne subissent pas de ménopause et continuent de se reproduire jusqu’à un âge très avancé [2,4].

La longévité du rat-taupe nu favorisée par le milieu de vie ?

Il est également dit que leur incroyable longévité serait favorisée par leurs conditions de vie. Ces animaux souterrains sont à l’abri de prédateurs et du climat aride de la région subsaharienne où ils vivent. Cependant, leur environnement conduit aussi à certaines carences dues à une atmosphère faible en oxygène et à des ressources nutritives limitées. Ces particularités du milieu de vie amènent les rats-taupes à développer des caractéristiques spécifiques : ils peuvent notamment survivre jusqu’à 18 minutes sans oxygène [4,5].   

La durée de vie du rat-taupe nu : une affaire interne

L’étude de certains mécanismes moléculaires chez le rat-taupe nu a permis de mettre en évidence les caractéristiques physiologiques qui permettraient d’expliquer sa résistance aux maladies liées à l’âge. Le rat-taupe présente un faible taux de mutation dans son génome qui peut s’expliquer par la faible densité de dinucléotide CpG sur lesquels interviennent les mutations d’une seule base (Single Nucleotide Polymorphism). On observe également une forte expression des gènes de réparation de l’ADN, conférant au rat-taupe une grande stabilité génomique [6].

LongLongLife rat-taupe nu modèle longévité

Conjointement, il dispose d’une grande fidélité de traduction des protéines qui pourrait s’expliquer par la structure unique de leur ARN ribosomique. En parallèle, leurs protéasomes, les poubelles de nos cellules, sont boostés et l’autophagie est également activée, empêchant de concert les protéines défectueuses d’augmenter [7,8].

Enfin, un meilleur maintien de la longueur des télomères a été constaté, permis par une forte régulation de l’expression de la télomérase et de sa sous-unité TERT (Telomerase Reverse Transcriptase) qui ne diminuerait pas avec l’âge, contrairement à l’Homme.

Ces mécanismes sont décrits comme étant responsables de la longévité des rats-taupes nus, mais ce sont aussi eux qui permettraient la résistance de ces rongeurs au cancer [4,5]. Les caractéristiques intrinsèques de ce petit mammifère menant à son extrême longévité font de lui un modèle de choix pour l’étude de mécanismes de prévention du vieillissement.

Références :

[1] Kai Kupferschmidt. Forever young? Naked mole rats may know the secret, Science 359 (6375), 506-507.

[2] J Graham Ruby, Megan Smith, Rochelle Buffenstein. Naked mole-rat mortality rates defy Gompertzian laws by not increasing with age, Ruby et al. eLife 2018;7:e31157. DOI: https://doi.org/10.7554/eLife.31157

[3] https://www.livescience.com/42245-naked-mole-rat-vertebrate-of-year.html

[4] Rochelle Buffenstein, and Jennifer U. M. Jarvis. The Naked Mole Rat – A New Record for the Oldest Living Rodent, Sci. Aging Knowl. Environ., 29 May 2002.

[5] Francisco Alejandro Lagunas-Rangela, Venice Chávez-Valencia. Learning of nature: The curious case of the naked mole rat, Mechanisms of Ageing and Development 164 (2017) 76-81.

[6] I. O. Petruseva, A. N. Evdokimov, O. I. Lavrik. Genome Stability Maintenance in Naked Mole-Rat, Acta Naturae Vol. 9 No 4 (35) 2017, 31-41.

[7] Philip Dammann. Slow aging in mammals – Lessons from African mole-rats and bats, Seminars in Cell & Developmental Biology 70 (2017) 154-163.

[8] Jorge Azpurua, Zhonghe Ke, Iris X. Chen, Quanwei Zhang, Dmitri N. Ermolenko, Zhengdong D. Zhang, Vera Gorbunova and Andrei Seluanov. Naked mole-rat has increased translational fidelity compared with the mouse, as well as a unique 28S ribosomal RNA cleavage, PNAS (October 22, 2013), vol. 110, no. 43, 17350–17355.

Anne Fischer

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Anne is studying medicine science at the Institute of Pharmaceutical and Biological Science in Lyon and she has graduated with a Bachelor’s degree in molecular and cellular biology at the University of Strasbourg.

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Anne étudie les sciences du médicament à l’Institut des Sciences Pharmaceutiques et Biologiques de Lyon. Elle est titulaire d’une licence en biologie moléculaire et cellulaire de l’Université de Strasbourg.

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EGCG : du thé vert pour la longévité

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EGCG, un nom barbare pour des utilités innombrables

L’épigallocatéchine gallate, de son petit nom scientifique que nous simplifierons par EGCG, est un extrait de thé vert connu depuis longtemps pour ses capacités antioxydantes très puissantes. On la retrouve également dans le thé blanc et, en quantités moins importantes dans le thé noir. Cette catéchine fait maintenant l’objet de toutes les attentions, en particulier dans le traitement du cancer et la prévention des maladies neurodégénératives.

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Chez Long Long Life, nous ne vendons pas ces produits car nous pensons que c’est le prix de la liberté. Nous ne sommes pas des intermédiaires de vente.

Puisque nous n’avons pas d’intérêt financier, nous pouvons vous dire toute la vérité sur les traitements développés à l’heure actuelle pour lutter contre le vieillissement et vous offrir la meilleure information possible.

EGCG : le régulateur de cholestérol par excellence

L’EGCG est non seulement un antioxydant, mais participe aussi activement à la réduction du taux de « mauvais cholestérol » (LDL). Une des premières études ayant démontré cet effet date de 2008 [1] mais depuis, plusieurs autres études cliniques ont obtenu des résultats similaires [2, 3]. Cet effet hypocholestérolémiant a également lieu chez les patients souffrant d’hyperlipidémie, un facteur de risque important aux maladies cardiovasculaires [4].

En parallèle, l’EGCG semble avoir un effet sur les AGEs (« Advanced Glycation End-products), des molécules issues de la glycation (ajout non réversible de sucre) des protéines ou des lipides. L’augmentation des AGEs ets liée à beaucoup de maladies dues au vieillissement comme le diabète, l’athérosclérose ou les maladies neurodégéneratives [5]. Par la réduction des AGEs, l’EGCG joue donc un rôle central dans la régulation des lipides et de leurs modifications [6].

EGCG : une protection rapprochée pour nos neurones

Lors du vieillissement de notre cerveau, plusieurs protéines se retrouvent clivées, déplacées ou modifiées, donnant lieu à des dégénérescences plus ou moins prononcées et à différentes pathologies. L’EGCG, via la prise de 3 à 6 tasses par jour de thé vert, permet de réduire ces effets neuronaux et à protéger contre certaines maladies, notamment Alzheimer et Huntington [7, 8, 9]. Un équipe japonaise a aussi démontré qu’une supplémentation en EGCG permettait de réduire de 4 fois le risque de développer une maladie d’Alzheimer et favorisait la formation et le maintien des connections synaptiques entre les neurones [10].

Et le vieillissement, alors ?

En plus de ses effets spécifiques sur le métabolisme lipidique et les maladies neurodégénératives, l’EGCG joue un rôle important dans la réponse au stress oxydant et la régulation génique, deux mécanismes centraux du vieillissement. Elle est impliquée dans la méthylation de l’ADN via la régulation de l’ADN méthyl-transférase [11], un phénomène qui varie avec l’âge et permet l’expression aberrante de certaines protéines, ou l’inhibition de la la synthèse de protéines centrales au bon fonctionnement de nos cellules. L’EGCG joue également un rôle dans la réponse de la mitochondrie au stress oxydant [12].

En régulant ces mécanismes, l’EGCG participe activement à la lutte contre le vieillissement. Bien que non suffisante en elle-même, cette catéchine apporte des éléments bénéfiques pour nous permettre de vieillir en meilleure santé.

  • Nombre de publications : environ 1000
  • Molécule disponible : en vente libre
  • Mode d’administration : par voie orale
  • Posologie : entre 500 mg et 3 g/jour

Maladies cardiovasculaires : par ses effets hypocholestérolémiants, l’EGCG réduit le risque d’athérosclérose et d’accidents cardiovasculaires. Elle semble aussi avoir un rôle dans la régulation de la synthèse de NO, un vasodilatateur central dans la plasticité artérielle, par son action sur la NOsynthase présente dans les cellules tapissant nos vaisseaux [13].

Obésité et diabète : les consommateurs assidus de thé vert ont un pourcentage de masse graisseuse (en particulier ventrale) inférieur à la population ne buvant pas de thé. Par un mécanisme mimétique de l’insuline, l’EGCG participe à la baisse de glucose sanguin, diminuant ainsi le poids corporel, la faim et les niveaux d’insuline [14].

Cancer : de part son rôle affectant la méthylation de l’ADN, l’EGCG est un excellent candidat pour la prévention du cancer, souvent lié à des expressions protéiques anarchiques. Après des études intéressantes chez des patients déjà atteints, notamment de cancer de la prostate [15], plusieurs études cliniques sont actuellement en cours pour déterminer l’effet de l’EGCG sur le cancer, en partenariat avec une thérapeutique classique. Il semblerait que le taux de rémission soit supérieur chez les patients prenant la catéchine en plus de leur chimiothérapie et/ou radiothérapie.

Aucun effet secondaire n’a été trouvé dans le cadre d’une supplémentation allant jusqu’à 10 g / jour chez des personnes saines.

Attention toutefois, si vous vous supplémentez en ne buvant que du thé vert, à la dose de caféine ingérée qui ne doit pas dépasser 500 mg / jour. L’ECGC peut aussi entrainer une malabsorption du fer, il faudra éviter d’en prendre si vous êtes anémié(e)s ou prenez du fer en supplément.

En association avec certaines autres plantes ou médicaments, l’EGCG peut provoquer des problèmes hépatiques (avec la bourrache) ou des saignements (avec le ginseng ou l’aspirine).

[1] Hooper L, Kroon PA, et al. Flavonoids, flavonoid-rich foods, and cardiovascular risk: a meta-analysis of randomized controlled trials. Am J Clin Nutr. 2008 Jul;88(1):38-50

[2] Nantz MP, Rowe CA, et al. Standardized capsule of Camellia sinensis lowers cardiovascular risk factors in a randomized, double-blind, placebo-controlled study. Nutrition. 2009 Feb;25(2):147-54

[3] Nagao T, Hase T, Tokimitsu I. A green tea extract high in catechins reduces body fat and cardiovascular risks in humans. Obesity (Silver Spring). 2007 Jun;15(6):1473-83

[4] Kim, A., Chiu, A., Barone, M. K., Avino, D., Wang, F., Coleman, C. I., and Phung, O. J. Green tea catechins decrease total and low-density lipoprotein cholesterol: a systematic review and meta-analysis. J.Am.Diet.Assoc. 2011;111(11):1720-1729

[5] Wang M, Zhang X, Zhong YJ, Perera N, Shahidi F.Antiglycation activity of lipophilized epigallocatechin gallate (EGCG) derivatives. Food Chem. 2016 Jan 1;190:1022-1026

[6] Vistoli, G; De Maddis, D; Cipak, A; Zarkovic, N; Carini, M; Aldini, G. Advanced glycoxidation and lipoxidation end products (AGEs and ALEs): an overview of their mechanisms of formation. Free Radic Res. 2013;47:Suppl 1:3–27

[7] de la Torre R, Dierssen M. Therapeutic approaches in the improvement of cognitive performance in Down syndrome: past, present, and future. Prog Brain Res. 2012;197:1-14

[8] Obregon DF, Rezai-Zadeh K, Bai Y, Sun N, Hou H, Ehrhart J, Zeng J, Mori T, Arendash GW, Shytle D, Town T, Tan J. ADAM10 activation is required for green tea (-)-epigallocatechin-3-gallate-induced alpha-secretase cleavage of amyloid precursor protein. J Biol Chem. 2006 Jun 16;281(24):16419-27

[9] Ehrnhoefer DE, Duennwald M, Markovic P, Wacker JL, Engemann S, Roark M, Legleiter J, Marsh JL, Thompson LM, Lindquist S, Muchowski PJ, Wanker EE. Green tea (-)-epigallocatechin-gallate modulates early events in huntingtin misfolding and reduces toxicity in Huntington’s disease models. Hum Mol Genet. 2006 Sep 15;15(18):2743-51

[10] Schmidt A et coll Green tea extract enhances parieto-frontal connectivity during working memory processing. Psychopharmacology, 2014 Oct;231(19):3879-88

[11] Won Jun Lee, Joong-Youn Shim et Bao Ting Zhu, Mechanisms for the Inhibition of DNA Methyltransferases by Tea Catechins and Bioflavonoids, Molecular Pharmacology, 2005;68:4, p.1018-1030

[12] Qingying Meng, Chidambaram Natesa Velalar, and Runsheng Ruan. Mitochondrial Integrity, and Antioxidative Enzyme Activity in Fischer 344 Rats by Supplementation of the Antioxidant Epigallocatechin-3-Gallate, Rejuvenation Research. 2008;649-660

[13] Ouyang P. et al., Grean tea polyphenols inhibit low density lipoprotein-induced proliferation of rat vascular smooth muscle cells, Di Yi Jun Yi Da Xue Xue Bao, 2004; 24(9):975-9

[14] Tsuneki H. et al., Effect of green tea on blood glucose levels and serum proteomic patterns in diabetic mice and on glucose metabolism in healthy human, BMC Pharmacol., 2004; 4(1):18

[15] Bettuzzi et al. Chemoprevention of human prostate cancer by oral administration of green tea catechins in volunteers with high-grade prostate intraepithelial neoplasia: a preliminary report from a one-year proof-of-principle study. Cancer Res. 2006;66(2):1234-40

AVERTISSEMENT

Les informations contenues sur le présent site ne constituent ni directement, ni indirectement un avis médical. Les informations fournies sont destinées à informer, et pas à remplacer la relation directe entre un patient et un professionnel de santé. En aucun cas les informations éditées sur le site ne sont susceptibles de se substituer à une consultation, une visite ou un diagnostic formulé par un médecin, ou être interprétées comme assurant la promotion de certaines molécules ou produits médicaux.
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Dr. Marion Tible

Marion Tible Long Long Life

Author/Reviewer

Auteure/Relectrice

Marion Tible has a PhD in cellular biology and physiopathology. Formerly a researcher in thematics varying from cardiology to neurodegenerative diseases, she is now part of Long Long Life team and is involved in scientific writing and anti-aging research.

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Marion Tible est docteur en biologie cellulaire et physiopathologie. Ancienne chercheuse dans des thématiques oscillant de la cardiologie aux maladies neurodégénératives, elle est aujourd’hui impliquée au sein de Long Long Life pour la rédaction scientifique et la recherche contre le vieillissement.

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Citrulline : du muscle pour prévenir la sarcopénie

fiche d'identité

Citrulline et muscle, un duo contre le vieillissement

Lorsqu’on parle de citrulline, on ne peut pas la dissocier de l’arginine et de l’ornithine. En effet, leurs métabolismes sont intimement liés et participent à la régulation de l’urée et l’élimination de l’azote présent dans notre corps [1]. Initialement découverte dans la pastèque, l’aliment le plus riche en citrulline, elle est utilisée et reconnue par les culturistes, car elle favorise la prise musculaire [2]. Aujourd’hui, elle est en train de devenir une véritable alternative à la supplémentation en arginine, du fait du peu d’effets secondaires qu’elle procure, et de ses effets anti-vieillissement intéressants.

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Citrulline et prévention de la sarcopénie

Lorsque nous vieillissons, notre masse musculaire et osseuse a tendance à diminuer, entrainant souvent des problèmes de locomotion et d’autonomie qui participent à l’isolement des personnes âgées et à l’aggravation d’autres pathologies. La sarcopénie est définie par une perte progressive de masse, de fonction et de force musculaire [3]. C’est une forme de dystrophie liée au vieillissement qui touche jusqu’à 40% de la population, à un degré plus ou moins important (en savoir plus sur la sarcopénie). Elle peut être aggravée par d’autres facteurs que l’âge, tel que la malnutrition.

Des études récentes font état de l’impact très positif de la supplémentation en citrulline, non seulement chez la personne âgée, mais également chez le sujet jeune [2, 4]. Ces études montrent une amélioration globale de la force musculaire et du temps de récupération après effort. Il est nécessaire d’attendre les résultats de nouvelles études humaines, mais les recherches chez le rat sont déjà très avancées et démontrent que la supplémentation en citrulline, complétée ou non d’arginine ou de leucine, augmenterait la masse musculaire jusqu’à 37% en parallèle d’une perte de masse graisseuse allant jusqu’à 18% [5, 6, 7, 8].

Il semblerait que la supplémentation en citrulline entraine une augmentation significative de la synthèse protéique dans les muscles, accompagnée d’une hausse de l’expression de certaines enzymes impliquées dans le métabolisme énergétique [7]. D’après les auteurs de cette étude, l’élévation de la glycolyse observée en parallèle d’une baisse de l’activité mitochondriale permet d’émettre l’hypothèse suivante : l’effet bénéfique de la citrulline engendrerait un changement métabolique dans le muscle, le faisant passer d’un mécanisme aérobie (qui nécessite de l’oxygène) à un processus anaérobie (qui n’a pas besoin d’oxygène).

Et le rôle de la citrulline dans le vieillissement ?

En plus de son action sur les muscles, plusieurs études démontrent un effet bénéfique

  • sur la rigidité artérielle et l’hypertension : la citrulline semble jouer un rôle dans la modulation de iNOS, une enzyme impliquée dans la synthèse de NO (monoxyde d’azote) et activable par différents mécanismes [9]. Le NO est un puissant vasodilatateur, sa synthèse accrue permettrait d’augmenter la réactivité des vaisseaux, diminuant ainsi l’hypertension et augmentant la force musculaire grâce à un apport en oxygène plus important.
  • sur la prévention des maladies neurodégénératives : lors des maladies telles qu’Alzheimer, des changements au niveau de la membrane des neurones contribuent à la sortie de mauvaises protéines entre les cellules grâce à la formation de cavéoles. Dans ces cavéoles, un fragment d’APP, le précurseur de l’amyloïde, responsable des plaques empêchant la communication entre les neurones (en savoir plus sur la maladie d’Alzheimer), va pouvoir se fixer. Plus il y a de ce fragment dans les cavéoles, plus la concentration en APP dans les neurones est importante et plus le risque de développer Alzheimer est élevé. Lors de la supplémentation en citrulline, les changements membranaires permettant la formation de ces cavéoles et la fixation du fragment d’APP sont extrêmement diminués [10]. Cela indique un rôle très probable de la citrulline dans la prévention de la maladie d’Alzheimer.
  • l’oxydation des lipoprotéines : la citrulline semble être un acteur central de la protection contre l’oxydation [11]. Le mécanisme menant à cet effet est encore flou.

Bien que les études humaines soient peu nombreuses, la citrulline est un bon candidat pour nous aider à lutter contre le vieillissement. Sa prise est très peu risquée et son effet métabolique ne peut être que bénéfique !

  • Nombre de publications : environ 200
  • Molécule disponible : en vente libre
  • Mode d’administration : par voie orale
  • Posologie : entre 1 et 10 g/jour

Aucun effet secondaire n’a été enregistré à ce jour (pour des doses jusqu’à 15g par jour).

Du fait de sa bonne biodisponibilité et de son excellente absorption, la citrulline semble être une bonne alternative à l’arginine (qui peut entrainer des maux de ventre et des diarrhées). Elle peut aussi la complémenter, permettant ainsi de baisser les doses d’arginines ingérées. Elle sera parfaite en complément avec de la leucine pour lutter contre la perte musculaire.

[1] Moinard C, Cynober, L. Citrulline: a new player in the control of nitrogen homeostasis, J. Nutr. 2007; 137(6 Suppl 2):1621S-1625S.

[2] Jourdan M, Nair KS, et al., Citrulline stimulates muscle protein synthesis in the post-absorptive state in healthy people fed a low-protein diet – A pilot study., Clinical Nutrition, 2015; 34(3):449–56.

[3] Cruz-Jentoft AJ, Baeyens JP et al., Sarcopenia: European Consensus on Definition and Diagnosis Report of the European Working Group on Sarcopenia in Older People, Age Ageing, 2010; 39(4):412-23.

[4] Moinard C, Maccario J, Walrand S, Lasserre V, Marc J, Boirie Y, Cynober L. Arginine behaviour after arginine or citrulline administration in older subjects, Br. J. Nutr. 2016; 14;115(3):399-404

[5] Ventura G, Noirez P et al., Effect of citrulline on muscle functions during moderate dietary restriction in healthy adult rats. Amino Acids, 2013; 45(5):1123-31

[6] Faure C, Raynaud-Simon A et al., Leucine and citrulline modulate muscle function in malnourished aged rats. Amino Acids, 2012; 42(4):1425-33

[7] Faure C, Morio B et al., Citrulline enhances myofibrillar constituents expression of skeletal muscle and induces a switch in muscle energy metabolism in malnourished aged rats. Proteomics, 2013; 13(14):2191-201

[8] Moinard C., Le Plenier S. et al., Citrulline Supplementation Induces Changes in Body Composition and Limits Age-Related Metabolic Changes in Healthy Male Rats, The Journal of Nutrition, Volume 145, Issue 7, 1 July 2015, Pages 1429–1437

[9] Ham DJ, Gleeson BG, Chee A, et al. L-Citrulline Protects Skeletal Muscle Cells from Cachectic Stimuli through an iNOS-Dependent Mechanism. Beard N, ed. PLoS ONE, 2015; 10(10):e0141572.

[10] Figueroa A, Alvarez-Alvarado S, Ormsbee MJ, Madzima TA, Campbell JC, Wong A. Impact of L-citrulline supplementation and whole-body vibration training on arterial stiffness and leg muscle function in obese postmenopausal women with high blood pressure. Exp Gerontol, 2015; 63:35-40

[11] Marquet-de Rougé P, Clamagirand C, Facchinetti P, et al. Citrulline diet supplementation improves specific age-related raft changes in wild-type rodent hippocampus. Age, 2013; 35(5):1589-1606

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Transhumanisme et vieillissement : Fight Aging! 5 mars 2018

Long Long Life fight aging transhumanisme et vieillissement

Fight Aging! Extraits

Parce que tout le monde ne comprend pas forcément la langue de Shakespeare, Long Long Life vous fournit une traduction automatique post-éditée des éléments les plus importants de la newsletter Fight Aging! 

Fight Aging! fournit un résumé hebdomadaire des actualités et des commentaires pour des milliers d’abonnés intéressés par la science de la longévité: progrès en matière de contrôle médical du vieillissement afin de prévenir la vulnérabilité, la souffrance et les maladies liées à l’âge, ainsi que pour fournir des améliorations dans la compréhension actuelle de ce qui fonctionne et ce qui ne fonctionne pas lorsqu’il s’agit de prolonger une vie saine. Attendez-vous à voir des résumés des récents progrès de la recherche médicale, des nouvelles de la communauté scientifique, des initiatives de collecte de fonds pour accélérer le travail sur la réparation et l’inversion du vieillissement, des liens vers des ressources en ligne, et bien plus encore.

Ce contenu est publié sous la licence Creative Commons Paternité 4.0 International License. Nous vous encourageons à le republier et à le réécrire comme bon vous semble, la seule condition étant de fournir une attribution et un lien vers Fight Aging!

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Extraits de Fight Aging! :

  • Rapport sur une tentative d’étude d’un candidat médicament sénolytique
  • La tétraméthylpyrazine est sénolytique dans la moelle osseuse: elle réduit l’inflammation et améliore la fonction des cellules souches chez la souris
  • Un potentiel biomarqueur d’oxydation et du vieillissement dans l’urine
  • La possibilité d’une thérapie de télomérase sans ajout de télomérase supplémentaire
  • Quatre gènes, combinés, peuvent déclencher la réplication dans les cellules du muscle cardiaque, ce qui stimule la régénération et la croissance

Rapport sur une tentative d’étude d’un candidat médicament sénolytique

Ce post décrit les résultats d’une tentative d’auto-expérimentation à l’aide de médicaments candidats sénolytiques dérivés de la chimiothérapie. Selon les données d’études animales, ces produits pharmaceutiques sont des moyens potentiels de détruire sélectivement une fraction des cellules sénescentes dans certains tissus. Ceci est intéressant car l’accumulation de cellules sénescentes est une des causes premières du vieillissement. Les produits pharmaceutiques ont été testés sur leur capacité de tuer les cellules sénescentes chez la souris, et testés chez l’homme pour d’autres utilisations, mais à l’heure actuelle, ils viennent tout juste d’être soumis à des essais initiaux chez l’humain pour tester leur capacité de répliquer la destruction des cellules sénescentes observées chez la souris. Cet effort particulier d’auto-expérimentation a consisté en une combinaison de dasatinib, de quercétine et de venétoclax.

Définition des attentes

Il s’agit d’une description d’une expérience d’apprentissage plutôt que de données convaincantes ou intéressantes sur l’efficacité des sénolytiques actuellement disponibles chez les humains. Les points à supprimer sont presque entièrement liés à l’utilité (ou à l’absence d’utilité) des diverses approches de collecte de données et à nos attentes quant à l’ampleur des effets dans les différents groupes d’âge.

Les seuls changements observés dans les données enregistrées étaient temporaires et liés aux effets secondaires des sénolytiques. Le seul résultat pertinent du test qui pourrait être lié à la suppression des cellules sénescentes devrait être traité comme une anecdote, car il n’ a été ni anticipé ni consigné de quelque façon que ce soit. Lisez les détails, apprenez-en plus et faites mieux si vous envisagez une tentative.

Rétrospectivement, les principaux défis à relever étaient les suivants: a) le sujet n’était pas assez âgé pour s’attendre raisonnablement à ce que des effets notables apparaissent dans les mesures cardiovasculaires; b) les méthodes disponibles dans le commerce pour obtenir des données cardiovasculaires, popularisées par l’auto-mouvement quantifié, sont trop instables pour détecter autre chose que des effets notables; et c) l’erreur de l’utilisateur a saboté les tests les plus potentiellement intéressants. Même les choses simples sont difficiles, semble-t-il.

Calendrier d’analyse et posologie

Le calendrier des tests et la posologie orale des sénolytiques sont décrits ci-dessous. Les quantités ci-dessous sont graduées à un humain de 60 kg pour plus de commodité. Vous pourriez jeter un coup d’oeil sur le plan antérieur de l’auto-expérimentation pour une longue discussion sur l’échelle des doses. Notez l’utilisation d’une dose d’essai initiale faible – l’idée étant que si cela produit une réaction, l’auto-expérience est interrompue. La prudence est le mot d’ordre.

Jour 1: Prise de sang et test d’horloge épigénétique.
Jour 1-14: Prendre des mesures cardiovasculaires de base, tous les jours.
Jour 15: Dose d’essai de 80 mg de venetoclax, 20 mg de dasatinib, 250 mg de quercétine.
Jour 16-22:400 mg de venetoclax.
Jour 16:100 mg de dastanib, 1200 mg de quercétine.
Jour 20:100 mg de dastanib, 1200 mg de quercétine.
Jour 23: Prise de sang.
Jour 23-36: Répéter les mesures cardiovasculaires quotidiennement.
Jour 36: Prélèvement sanguin et test de l’horloge épigénétique.
Jour 36-49: Répéter les mesures cardiovasculaires quotidiennement.
Sujet Détails

Le sujet de l’auto-expérimentation se situe dans la tranche d’âge 45-50 ans, l’IMC 21.4 au début et l’IMC 21.0 après l’expérience. Voir les notes anecdotiques pour une explication de ce changement.

Détails de la mesure

L’analyse sanguine était le test de référence standard de WellnessFx. Le test de l’horloge épigénétique a été développé par Zymo Research. Les mesures cardio-vasculaires ont été utilisées quotidiennement:

Pression artérielle et fréquence cardiaque à l’aide d’un brassard Omron 10.
Variabilité de la fréquence cardiaque à l’aide d’un appareil de poitrine Polar H10.
Vitesse de l’onde d’impulsion à l’aide du dispositif iHeart.
Les mesures ont été prises à un moment constant de la journée, en utilisant les bras gauche et droit pour l’Omron 10 et l’iHeart, et deux fois de suite pour le Polar H10.

Ces tests ont été choisis sur la base a) de leur facilité d’exécution et b) de leur adéquation avec les changements physiologiques du vieillissement liés à la présence croissante de cellules sénescentes, tels que le raidissement des vaisseaux sanguins et les effets consécutifs sur le système cardiovasculaire. Il y a d’autres tests possibles qui pourraient être tentés, mais la plupart sont coûteux, nécessitent un médecin ou les deux. Pour plus de détails à ce sujet, voir le plan antérieur sur l’auto-expérimentation ou une discussion antérieure sur les tests.

Résultats de mesure

Variabilité de la fréquence cardiaque

Le système Polar H10 est bien connu, mais ici, le résultat était mauvais: des valeurs non physiques, qui variaient constamment. La variabilité de la fréquence cardiaque a donc été abandonnée assez rapidement.

Vélocité de la vague de pouls

La vitesse de l’onde pulsée d’un dispositif à bout de doigt est à peu près constante entre deux mesures sur les doigts gauche et droit prises en même temps, mais saute autour d’une large échelle de jour en jour. En lisant la documentation de recherche sur cette classe de mesures métriques et les appareils utilisés, on s’attend à ce que les mesures périphériques soient moins fiables et soumises à plus d’influences que les mesures de base, prises plus près du cœur. Malheureusement, sans accès à du matériel médical spécialisé et à une seconde paire de mains, les appareils périphériques sont tout ce qui est disponible.

Pour un patient de 45 à 50 ans, la plage de référence pour la vitesse de l’onde impulsionnelle – mesurée de façon centrale plutôt que périphérique – est de 6,0 à 8,5 m/s environ. Dans ce contexte, voici un exemple d’ensemble de données pour le bout du doigt gauche / bout du doigt droit prises au cours des jours consécutifs précédant le test, tout en essayant de maintenir un style de vie, une position et d’autres facteurs cohérents. Comme on peut le voir, il est très varié d’un jour à l’autre:

Jour 1:8.08 / 8.39
Jour 2:8.01 / 7.52
Jour 3:7.95 / 7.7
Jour 4:6.76 / 6.89
Jour 5:8.29 / 8.42
Jour 6:7.17 / 7.34
Jour 7:8.15 / 7.99
Jour 8:7.13 / 6.75
Jour 9:8.47 / 8.14
Jour 10:7.7/7.24
Jour 11:7.35 / 6.84
Jour 12:7.27 / 7.07 / 7.07
Jour 13:7.19 / 7.87
Jour 14:7.98 / 7.85
Les données qui suivent le test sont plus ou moins les mêmes, avec peu de différence. Cela nécessiterait un changement assez important, disons beaucoup plus important que l’écart-type de ~0,5 m/s, pour être visible, et plus de deux semaines de mesures pour avoir confiance dans ce résultat. Aucun changement de cette taille, ou n’importe quelle taille qui pourrait être plus que le hasard, n’était apparent.

Fréquence cardiaque et tension artérielle

L’Omron 10 est un appareil solide. La fréquence cardiaque et la tension artérielle sont apparues comme suit, sans changement significatif.

Ligne de base: tension systolique 113 ± 6,0, tension diastolique 69 ± 4, fréquence cardiaque 58 ± 3
Première répétition: TA systolique 109 ± 4,0, TA diastolique 66 ± 3, fréquence cardiaque 60 ± 4
Deuxième répétition: TA systolique 111 ± 5,0, TA diastolique 67 ± 4, fréquence cardiaque 60 ± 3
Sang

Les changements intéressants dans les analyses sanguines sont notés ci-dessous, ils prennent tous la forme d’une altération après le dosage qui est généralement recouvré un mois plus tard. Les autres valeurs sont demeurées plus ou moins constantes – tout changement inférieur à 15 % a été ignoré aux fins de cette liste.

Base de référence: Apo B 66 mg/dL, nombre d’éosinophiles (en absolu) 0,072 x 10^3/μ L, cholestérol LDL 83 mg/dL, Lp (a) 14 nmol/L, numération des lymphocytes (en absolu) 1.576 x 10^3/μ L, TSH 1,67 mIU/L, cholestérol total 159 mg/dL, nombre de globules blancs 4 x 10^3/μ L
Première répétition: Apo B 53 mg/dL, compte d’éosinophiles (absolu) 0,03 x 10^3/μ L, cholestérol LDL 56 mg/dL, Lp (a) 10 nmol/L, nombre de lymphocytes (absolu) 1.086 x 10^3/μ L, TSH 1,24 mIU/L, cholestérol total 136 mg/dL, numération globulaire 3,3 x 10^3/μ L
Deuxième répétition: Apo B 57 mg/dL, numération éosinophile (en absolu) 0,049 x 10^3/μ L, cholestérol LDL 70 mg/dL, Lp (a) 14 nmol/L, numération des lymphocytes (en absolu) 1.391 x 10^3/μ L, TSH 1,45 mIU/L, cholestérol total 144 mg/dL, numération globulaire 3,8 x 10^3/μL
L’élimination temporaire des cellules immunitaires est entièrement attendue de l’action de ces chimiothérapies. La baisse du cholestérol LDL n’est pas prévue. Les mécanismes par lesquels le cholestérol LDL est maintenu à un niveau donné et comment ces changements en réponse aux circonstances et au vieillissement ne sont pas bien compris en détail. Il existe un document intéressant sur l’état actuel des connaissances. Une hypothèse possible est que le changement résulte d’une altération temporaire dramatique du microbiote intestinal due à l’impact du dastinib et à la perte de cellules immunitaires. Une hypothèse plus honnête pour ce cas particulier est un haussement d’épaules; il est tout simplement impossible de savoir. Néanmoins, il est intéressant, quoique sans rapport avec le but de l’exercice, de voir un effet temporaire de la même ampleur que celui produit par certaines statines de moindre importance.

Horloge épigénétique

Le test de l’horloge épigénétique a échoué. Quelques semaines après avoir envoyé l’échantillon de sang, la société a répondu qu’il n’ y avait pas assez de sang dans l’échantillon pour effectuer les tests. Ils ont eu l’amabilité de fournir un nouveau kit avec des instructions mises à jour – qui sont les mêmes que les anciennes instructions, sauf que la partie traitant du sang souligne maintenant qu’il vaut mieux en fournir davantage. Malheureusement, il était alors trop tard. C’est très dommage, car avec le recul, l’horloge épigénétique était probablement l’élément le plus utile dans la liste des tests.

Expériences anecdotiques avec la chimiothérapie

La quercétine est inoffensive. Les faibles doses expérimentales de venetoclax et de dasatinib n’ont produit aucun effet évident. À la dose plus élevée, le venetoclax entraîne une légère baisse subtile de l’énergie et du bien-être; à la fin de la semaine, on se sent usé. À la dose la plus élevée, le dasatinib a le genre de conséquences immédiates auxquelles on peut s’attendre d’une attaque contre la population microbienne de l’intestin, comme une grippe intestinale ou une forte dose d’antibiotiques sans discrimination. Ça dure d’une demi-journée à une journée. Il est recommandé de prendre des médicaments antiémétiques. Les effets du dastinib signifient que le poids sera probablement perdu entre le début et la fin du schéma posologique.

Résultats anecdotiques

L’un des éléments qui ont été rapportés, de façon anecdotique, par deux ou trois des personnes qui ont fait l’expérience de l’utilisation du dasatinib est l’amélioration des lésions cutanées, des cicatrices gênantes et d’autres troubles semblables. C’est arrivé ici, pour une tache de peau qui n’ a pas réussi à guérir correctement après une blessure il y a des années, et qui en conséquence a été constamment ennuyeuse et douloureuse depuis lors. Elle s’est améliorée sensiblement dans la semaine qui a suivi la fin de la dose; pas complètement, mais plus qu’assez pour sentir que quelque chose d’utile a été accompli à la fin de la journée. Elle s’est donc améliorée depuis lors.

Alors que l’on peut spéculer sur les mécanismes impliquant des cellules sénescentes dans des lésions gênantes, il faut évidemment attribuer à ce rapport exactement le même poids que les autres, c’est-à-dire zéro. Ce n’était pas le but de l’expérience de regarder les résultats là, rien n’ a été mesuré ou enregistré, et vous n’avez que l’affirmation dans ce post pour « preuve ». Néanmoins, je pense que quelqu’un devrait envisager de mener une étude formelle sur les variétés de plaies non cicatrisantes chez les personnes âgées avec les sénolytiques actuellement disponibles; même en l’absence de rapports anecdotiques, il existe une base théorique décente pour penser que cela pourrait être bénéfique.

Conclusions

La principale conclusion est que les instruments de mesure mis à la disposition des consommateurs pour les mesures cardiovasculaires ne sont pas aussi utiles que prévu. Une expérimentation plus longue et plus poussée des techniques de mesure avant d’effectuer une auto-expérimentation aurait été très utile dans ce cas. Des réalisations sur l’utilité de diverses techniques de mesure auraient pu être réalisées à l’avance et la stratégie aurait pu être adaptée en conséquence. À l’heure actuelle, je pense que les mesures cardiovasculaires pourraient être utiles pour les personnes âgées, où l’on pourrait s’attendre à observer des changements plus importants, mais elles ne sont pas utiles dans la tranche d’âge de 45 à 50 ans, et les outils commerciaux ne sont pas à la hauteur pour l’instant.

Deuxièmement, les effets des produits pharmaceutiques sénolytiques actuels chez les sujets plus jeunes, qui commencent à peine à montrer des signes visibles de vieillissement, à des doses équivalentes à celles des études chez la souris, dans lesquelles 25 à 50 % des cellules sénescentes ont été prélevées dans de multiples tissus, sont modestes en taille. Elles ne sont pas assez grandes pour être détectées à l’aide des méthodes normalisées de mesure de la chimie cardiovasculaire et sanguine. En utilisant des dispositifs médicaux de meilleure qualité et plus fiables, l’histoire pourrait être différente, mais même là je pense, sur la base des résultats ici, que les chances d’observer des changements ne serait significative chez les personnes considérablement plus de 50 ans, et beaucoup plus touchés par la sénescence cellulaire. Nous verrons comment se déroule l’essai clinique en cours sur le dasatinib à Betterhumans, où les participants se situent dans la tranche d’âge de 65 ans et plus.

S’il était possible de recommencer à zéro, l’approche serait ajustée pour se concentrer principalement sur les mesures épigénétiques de l’âge, ou d’autres tests d’expression protéique comme celui offert par AgeCurve, ou une forme de test qui mesure réellement le nombre de cellules sénescentes. (Bien que ce dernier soit difficile à obtenir à ce stade-ci, étant donné qu’il n’ y a qu’un seul test utile à ma connaissance, et qu’il n’est pas encore disponible commercialement pour les consommateurs). Il y a des avantages considérables aux tests dans lesquels vous prélevez un échantillon et vous l’envoyez – en supposant qu’on est réellement compétent pour accomplir cette tâche simple, qui semble dans le doute à cette extrémité du monde. Toute la complexité et le raffinement de l’essai sont réunis et exigent peu ou pas d’efforts de la part de l’auto-expérimentateur.

Long Long Life fight aging transhumanisme et vieillissement

La tétraméthylpyrazine est sénolytique dans la moelle osseuse: elle réduit l’inflammation et améliore la fonction des cellules souches chez la souris

Le présent document en libre accès fait état d’un nouveau candidat-médicament sénolytique, avec de belles données sur ses effets sur l’environnement de la moelle osseuse chez les souris âgées – réduction de l’inflammation et amélioration du pool de cellules souches hématopoïétiques, entre autres avantages. Les médicaments sensibles sont ceux qui détruisent sélectivement les cellules sénescentes. Les cellules deviennent constamment sénescentes, mais presque toutes s’autodétruisent ou sont détruites par le système immunitaire. Malheureusement, une infime fraction de ces cellules persistent et leur comportement produit une inflammation chronique et dégrade le fonctionnement des tissus de diverses façons. Leur présence croissante est l’une des causes profondes du vieillissement, directement impliquée dans la progression de nombreuses maladies liées à l’âge. Si, toutefois, les cellules sénescentes pouvaient être éliminées périodiquement, de façon sécuritaire et efficace, cette contribution au vieillissement dégénératif pourrait être entièrement éliminée.

Ces dernières années, les chercheurs ont découvert une douzaine de composés sénolytiques. Ces effets sont largement connus du milieu de la recherche, et la plupart d’entre eux ont été mis à l’essai dans des dizaines d’études, habituellement sur les effets anticancéreux. Pourtant, presque personne ne recherchait les effets sur la sénescence cellulaire bien avant il y a six ou sept ans, ce qui est dommage. Depuis, il a été démontré que les meilleurs de ces sénolytiques éliminent entre 25 % et 50 % des cellules sénescentes de certains tissus chez les souris âgées. Quelques-uns se lancent dans des études sur l’être humain, dont la première est un projet pilote mené par Betterhumans, parallèlement à un certain degré d’auto-expérimentation discrète. Voici une question à se poser: étant donné cela, combien d’autres sénolytiques devrions-nous nous attendre à trouver dans le corps de composés déjà bien explorés, avec de bonnes données sur les effets secondaires et la pharmacocinétique chez la souris et l’homme? Je pense qu’il est fort probable que ce chiffre soit élevé.

C’est une bonne chose, parce qu’il faut s’attendre à ce que l’efficacité de ces médicaments sénolytiques soit assez variable selon le type de tissu. L’accumulation de preuves commence à suggérer que les cellules sénescentes ont leurs différences, et donc tout mécanisme donné qui peut les faire basculer dans l’autodestruction fonctionnera bien pour certains tissus, mal ou pas du tout pour d’autres. La meilleure approche pharmaceutique des cellules sénescentes sera probablement un mélange de plusieurs classes de composés différents. Cela se distingue des approches non pharmaceutiques, telles que la thérapie génique Oisin Biotechnologies ou l’immunothérapie thérapeutique SIWA Therapeutics, qui seront probablement plus largement efficaces et fiables, capables d’une fraction nettement plus élevée de cellules sénescentes, mais à un coût plus élevé.

Le composé examiné ici, la tétraméthylpyrazine, est bien étudié et largement utilisé sous diverses formes. Jetez un coup d’oeil à PubMed et vous y trouverez un flot de publications des dernières années seulement, ainsi qu’une longue période d’étude au cours des quelques décennies précédentes, évaluant les avantages de la tétraméthylpyrazine pour une gamme de maladies liées à l’âge. Les chercheurs pensent qu’elle est prometteuse pour l’AVC, la neurodégénérescence, la réduction de l’inflammation chronique et plus encore. Comme un certain nombre d’autres composés bien établis qui se sont révélés véritablement sénolytiques, il est peu coûteux et largement disponible à l’achat sur le marché libre. Si un composé aussi bien étudié peut s’avérer être dans une large mesure sénolytique, qu’ y a-t-il d’autre sous le nez de la communauté scientifique, caché dans l’énorme lot de composés prometteurs qui sont en cours d’évaluation à un moment donné? De même, si un composé largement utilisé peut être à ce point sénolytique, cela devrait peut-être tempérer nos attentes quant à l’ampleur des gains que cette seule approche peut apporter aux humains.

L’administration locale de tétraméthylpyrazine élimine le phénotype sénescent des cellules stromales mésenchymateuses de la moelle osseuse et crée un environnement anti-inflammatoire et angiogénique chez les souris vieillissantes.

Au cours du vieillissement, l’homéostasie osseuse est interrompue par le chaos du microenvironnement de la moelle épinière, y compris une niche de cellules souches hématopoïétiques (CSS) perturbée, une diminution de la formation des vaisseaux sanguins et une libération anormale du facteur d’inflammation. Par conséquent, une sénescence cellulaire accrue de la moelle osseuse peut être provoquée par des dommages cellulaires ou des changements d’environnement. On rapporte que les cellules sénescentes s’accumulent dans la moelle osseuse avec le vieillissement et contribuent aux pathologies liées à l’âge par leur sécrétion de facteurs contribuant au phénotype sécrétoire associé à la sénescence (PASS). Bien que la sénescence cellulaire ait été bien étudiée au cours des dernières décennies, les mécanismes et les cibles thérapeutiques locales de la maladie dégénérative osseuse provoquée par le SnCs ne sont pas bien compris.

Les cellules stromales mésenchymateuses (MSC), y compris les cellules souches mésenchymateuses (MSPC), jouent un rôle essentiel dans le métabolisme osseux et le maintien des HSC. La sénescence des MSC pendant le vieillissement affaiblit considérablement la niche du HSC, diminue le nombre d’ostéoblastes et perturbe la transition entre l’épithélium et le mesenchymètre. Les cellules LepR+ de la moelle osseuse ont constitué une source majeure de MSPC chez l’adulte et ont formé des os, du cartilage et des adipocytes en culture et après la transplantation. De plus, les cellules LepR+ sont essentielles au maintien de la niche HSC. Cependant, on ne sait pas vraiment si les cellules LepR+ sont sénescentes et dysfonctionnelles pendant le vieillissement.

La tétraméthylpyrazine (TMP), le composant bioactif extrait de Ligusticum wallichii Franchat (Chuanxiong), largement utilisé dans le traitement des accidents vasculaires cérébraux ischémiques, des infarctus cérébraux et des maladies dégénératives du système nerveux central, aurait des effets anti-inflammatoires et anticancéreux dans certains types de cellules. Dans cette étude, nous voulions étudier l’effet local du TMP sur la moelle osseuse des souris vieillissantes et déterminer si le phénotype sénescent des MSC pouvait être éliminé. Nos résultats ont révélé que l’administration locale du PTM élimine le phénotype sénescent des CSM LepR+ par modulation épigénétique. De plus, le PTM maintient la niche des CSH et crée un environnement anti-inflammatoire et angiogénique chez les souris vieillissantes.

L’accumulation de cellules sénescentes (SnC) dans la moelle osseuse avec le vieillissement entraîne des pathologies liées au vieillissement, et l’ablation locale des SnC atténue plusieurs processus pathologiques et prolonge la durée de vie en bonne santé. Dans cette étude, nous avons constaté que les MSPC LepR+ sénescentes s’accumulaient dans la moelle osseuse des souris vieillissantes avec dégénérescence osseuse et que l’administration locale de TMP dans la moelle osseuse inhibaient la sénescence LepR+ MSPC. Dans cette étude, nous venons tout juste de commencer à comprendre que l’élimination locale des MSPC sénescentes dans la moelle osseuse est essentielle au changement dégénératif osseux lié au vieillissement et à la perturbation du microenvironnement. L’identification du traitement local de la sénescence cellulaire et du mécanisme sous-jacent de la diaphonie entre les SnCs et les cellules de niche dans le maintien de l’homéostasie osseuse complète reste intéressante pour des recherches plus approfondies, ce qui permettra de mieux comprendre les études cliniques approfondies sur l’utilisation du traitement local pour les applications dégénératives et régénératrices osseuses.

Un potentiel biomarqueur d’oxydation et du vieillissement dans l’urine

Étant donné que le vieillissement est causé par une série de processus distincts et interactifs d’accumulation des dommages et de réactions à ces dommages, il est peu probable qu’il existe une mesure unifiée et incontestée de l’âge biologique. Toutes les mesures possibles actuelles du vieillissement sont des composites de nombreux paramètres individuels, même l’horloge épigénétique, qui est un modèle spécifique de nombreux sites de méthylation de l’ADN différents dans le génome. De nouveaux biomarqueurs simples du vieillissement, qui reflètent un processus ou un aspect de la dégénérescence liée à l’âge, demeurent toutefois intéressants, car ils pourraient améliorer les mesures combinées existantes du vieillissement s’ils sont ajoutés au mélange. Les chercheurs continuent donc de travailler dans ce domaine du développement et obtiennent des résultats tels que les données présentées dans ce document en libre accès.

Le taux de vieillissement varie d’une personne à l’autre en raison des variations du contexte génétique et environnemental. L’âge chronologique, qui est simplement calculé en fonction de la date de naissance, est une mesure imprécise du vieillissement biologique. La déconnexion entre l’âge chronologique et la durée de vie a conduit à rechercher des biomarqueurs du vieillissement efficaces et validés. Un bon biomarqueur de vieillissement devrait reposer sur des mécanismes décrits par les principales théories du vieillissement, qui comprennent principalement le stress oxydatif, la glycation des protéines, la méthylation de l’ADN, l’inflammation, la sénescence cellulaire et la dérégulation hormonale. Le consensus actuel est que le vieillissement est motivé par l’accumulation graduelle tout au long de la vie d’une grande variété de failles moléculaires dans les cellules et les tissus.

Toute erreur survenant sur un gabarit d’ADN ou dans l’ARN messager conduira éventuellement à la production de protéines anormales. Cependant, l’exposition d’une chaîne d’ADN double brin ou d’une chaîne d’ARN simple brin à des radicaux libres, qui sont des sous-produits du métabolisme normal, peut causer des dommages oxydatifs aux biomolécules. La 8-Oxo-7,8-dihydro-2′ -désoxyguanine (8-oxodGsn) est de loin le produit oxydant d’ADN le plus étudié. De même, le non-appariement de la 8-oxo-7,8-dihydroguanine (8-oxoGsn) dans l’ARN entraîne des erreurs de transcription et produit des protéines anormales. Ces produits d’excision peuvent être transportés à travers les membranes cellulaires et excrétés dans le liquide céphalo-rachidien, le plasma et l’urine sans autre métabolisme.

En vertu de la théorie des radicaux libres du vieillissement, les 8-oxodGsn et 8-oxoGsn urinaires sont des molécules qui peuvent refléter l’état oxydatif de tout le corps plutôt que d’un organe spécifique, et ce sont des biomarqueurs prometteurs du vieillissement. Nous avons précédemment établi un système de chromatographie liquide-spectrométrie de masse liquide et déterminé les nucléosides oxydés chez la souris 1 résistante à l’accélération de sénescence (SAMR1), démontrant que la mesure du 8-oxoGsn dans l’urine pouvait constituer un nouveau moyen d’évaluer le processus de vieillissement. Dans la présente étude, nous avons appliqué cette procédure aux échantillons d’urine humaine pour voir si de tels échantillons peuvent être utilisés pour estimer l’âge physiologique.

Nous nous sommes vivement intéressés à la relation entre les marqueurs d’oxydation et l’âge. La plupart des études antérieures ont rapporté une augmentation du taux urinaire de 8-oxodGsn avec l’âge. Notre étude précédente a montré une augmentation en fonction de l’âge des deux biomarqueurs chez la souris, le rat et le singe. Dans la présente étude, la même tendance a été observée chez les humains. Comparativement à d’autres études, les études actuelles couvraient un plus grand éventail d’âges, des nouveau-nés aux personnes de 90 ans. Les niveaux les plus faibles de 8-oxodGsn et 8-oxoGsn sont apparus chez les jeunes adultes (11-30 ans). Au fur et à mesure que les gens vieillissent, les systèmes de défense antioxydants dégénèrent, et les niveaux de 8-oxodGsn et 8-oxoGsn augmentent progressivement jusqu’ à la fin de la vie.

Jusqu’ à présent, la plupart des études ont porté sur le 8-oxodGsn urinaire, et un nombre très limité d’études se sont concentrées sur le 8-oxoGsn. Notre étude a démontré que le 8-oxoGsn est un meilleur marqueur de vieillissement que le 8-oxodGsn à deux égards. Tout d’abord, le niveau de 8-oxoGsn était plus élevé (environ 2 fois) que celui de 8-oxodGsn chez les homologues correspondant à l’âge. Deuxièmement et surtout, les niveaux de 8-oxoGsn sont mieux corrélés avec le taux de vieillissement. La teneur en 8-oxoGsn n’est pas toujours corrélée avec le vieillissement chronologique, mais reflète l’état physiologique actuel du vieillissement.

La possibilité d’une thérapie par télomérase sans ajout supplémentaire de télomérase

La thérapie génique par télomérase en tant que traitement du vieillissement est un sujet populaire de nos jours, étant donné les résultats obtenus chez les souris au cours des dernières années, bien que je continue de penser qu’il reste encore du travail à faire chez les mammifères autres que les souris pour répondre aux préoccupations liées au risque de cancer et à l’efficacité. Les souris ont des dynamiques de télomères et de télomérases très différentes de celles des humains, et les détails de ces différences pourraient s’avérer importants dans l’équilibre entre une plus grande activité des cellules souches et un risque accru de cancer résultant de l’activité des cellules endommagées par l’âge. Il n’est pas déraisonnable de penser que l’ajout d’une quantité donnée de télomérase aux cellules peut être bon, mauvais ou neutre à des degrés divers selon les espèces.

On pense que les thérapies par télomérase sont efficaces parce que la télomérase allonge les télomères, entre autres activités possibles, et qu’elle fait en sorte que les cellules entreprennent plus de réplication et d’autres activités qu’elles ne l’auraient fait autrement. C’est notamment le cas des populations de cellules souches responsables du maintien des tissus. Ce maintien de tissu diminue normalement avec l’âge, une réaction évolutive à des niveaux croissants de dommages moléculaires qui sert à réduire le risque de cancer au prix d’une défaillance lente de la fonction tissulaire. La recherche en est encore à ses débuts, mais elle suggère qu’il pourrait y avoir des moyens de produire une thérapie par télomérase qui fonctionne en rendant la télomérase existante plus efficace pour allonger les télomères, plutôt qu’en ajoutant plus de télomérase. Cela signifie qu’il pourrait également s’agir d’un moyen de déterminer si les autres activités de la télomérase, moins bien étudiées, sont importantes pour les résultats observés dans les études animales sur la thérapie génique par télomérase.

Les cellules humaines typiques sont mortelles et ne peuvent pas se renouveler éternellement. Comme nous l’avons démontré il y a un demi-siècle, les cellules humaines ont une durée de vie réplicatrice limitée, les cellules plus âgées atteignant cette limite plus tôt que les cellules plus jeunes. Cette « limite de Hayflick » de la durée de vie cellulaire est directement liée au nombre de répétitions uniques d’ADN trouvées aux extrémités des chromosomes portant du matériel génétique. Ces répétitions d’ADN font partie des structures protectrices de recouvrement, appelées « télomères », qui protègent les extrémités des chromosomes contre les réarrangements indésirables et injustifiés de l’ADN qui déstabilisent le génome. Chaque fois que la cellule se divise, l’ADN télomère rétrécit et ne parvient pas à fixer les extrémités des chromosomes. Cette réduction continue de la longueur des télomères fonctionne comme une « horloge moléculaire » qui décomptera jusqu’ à la fin de la croissance cellulaire. La diminution de la capacité des cellules à croître est fortement associée au processus de vieillissement, la diminution de la population cellulaire contribuant directement à la faiblesse, à la maladie et à l’insuffisance organique.

La télomérase allonge les télomères en synthétisant de façon répétée des répétitions d’ADN très courtes de six nucléotides – les éléments constitutifs de l’ADN – avec la séquence « GGTTAG » sur les extrémités chromosomiques à partir d’un gabarit ARN situé dans l’enzyme elle-même. Cependant, l’activité de l’enzyme télomérase est insuffisante pour restaurer complètement les répétitions d’ADN télomère perdues. La compréhension de la régulation et de la limitation de l’enzyme télomérase laisse entrevoir la possibilité d’inverser le raccourcissement du télomère et le vieillissement cellulaire, ce qui pourrait prolonger la durée de vie humaine et améliorer la santé et le bien-être des personnes âgées. Les chercheurs ont récemment découvert une étape cruciale du cycle catalytique de la télomérase, qui limite la capacité de la télomérase à synthétiser des répétitions d’ADN télomères sur les extrémités des chromosomes. « La télomérase est dotée d’un système de freinage intégré pour assurer une synthèse précise des répétitions exactes de l’ADN télomère. Toutefois, ce frein de sécurité limite également l’activité globale de l’enzyme télomérase. Trouver un moyen de relâcher correctement les freins de l’enzyme télomérase pourrait rétablir la longueur des cellules souches adultes. »

Ce frein intrinsèque de la télomérase renvoie à un signal de pause, codé dans le gabarit ARN de la télomérase elle-même, pour que l’enzyme arrête la synthèse d’ADN à la fin de la séquence’GGTTAG’. Lorsque la télomérase redémarre la synthèse d’ADN pour la prochaine répétition de l’ADN, ce signal de pause est toujours actif et limite la synthèse d’ADN. De plus, la révélation du système de freinage résout enfin le mystère vieux de plusieurs dizaines d’années de la raison pour laquelle un seul nucléotide spécifique stimule l’activité de la télomérase. En ciblant spécifiquement le signal de pause qui empêche la reprise de la synthèse répétée de l’ADN, la fonction enzymatique de la télomérase peut être suralimentée pour mieux prévenir la réduction de la longueur des télomères, avec le potentiel de rétablir l’activité des cellules souches adultes humaines adultes vieillissantes.

Quatre gènes, combinés, peuvent déclencher la réplication dans les cellules du muscle cardiaque, ce qui stimule la régénération et la croissance

Le cœur n’est pas un organe très régénérateur chez les mammifères, ses cellules sont relativement réticentes à se multiplier pour compenser les pertes ou réparer les blessures – et les mammifères sont beaucoup moins régénérateurs que de nombreuses autres espèces. Le poisson-zèbre peut régénérer des parties entières manquantes du cœur pour rétablir complètement le fonctionnement normal sans laisser de cicatrices, par exemple. Est-il possible d’ajuster la biochimie des mammifères pour s’approcher de cet exploit? Si c’est le cas, cela pourrait faire une différence appréciable dans la trajectoire des maladies cardiaques et de l’insuffisance cardiaque plus tard dans la vie, même si cela ne s’attaque pas aux causes profondes des maladies cardiovasculaires liées à l’âge. Les chercheurs ici présents font état d’un pas important dans cette direction, en induisant la réplication dans les cellules du muscle cardiaque et en montrant que leur approche entraîne une régénération importante chez les rongeurs.

Dans l’embryon, les cellules cardiaques humaines peuvent se diviser et se multiplier, ce qui permet au cœur de croître et de se développer. Le problème est que, dès la naissance, les cardiomyocytes (cellules du muscle cardiaque) perdent leur capacité de se diviser. Il en va de même pour beaucoup d’autres cellules humaines, y compris celles du cerveau, de la moelle épinière et du pancréas. « Si nous pouvions trouver un moyen d’amener ces cellules à se diviser à nouveau, nous pourrions régénérer un certain nombre de tissus. » Depuis des décennies, la communauté scientifique tente de le faire avec un succès limité. Jusqu’ à présent, les tentatives ont été inefficaces et peu reproductibles.

Les chercheurs ont maintenant mis au point la première méthode efficace et stable pour faire en sorte que les cardiomyocytes adultes divisent et réparent les coeurs endommagés par les crises cardiaques, du moins dans les modèles animaux. L’équipe a identifié quatre gènes impliqués dans le contrôle du cycle de la division cellulaire, soit la kinase 1 (CDK1), la CDK4, la cycline B1 et la cycline D1. Ils ont découvert que lorsqu’ils sont combinés – et seulement lorsqu’ils sont combinés – ces gènes provoquent la réintroduction de cardiomyocytes matures dans le cycle cellulaire. Il en résulte que les cellules se divisent et se reproduisent rapidement.

Les scientifiques ont testé leur technique dans des modèles animaux et des cardiomyocytes dérivés de cellules souches humaines. Ils ont utilisé une approche rigoureuse pour déterminer si les cellules adultes se divisaient réellement dans le cœur en marquant génétiquement les nouvelles cellules divisées d’une couleur spécifique qui pourrait être facilement contrôlée. Ils ont démontré que 15-20 pour cent des cardiomyocytes étaient capables de se diviser et de rester en vie grâce au cocktail de quatre gènes. « Cela représente une augmentation considérable de l’efficacité et de la fiabilité par rapport aux études précédentes qui ne pouvaient provoquer la division que de 1% des cellules. »

Pour simplifier encore plus leur technique, l’équipe a cherché des moyens de réduire le nombre de gènes nécessaires à la division cellulaire tout en maintenant l’efficacité. Ils ont découvert qu’ils pouvaient obtenir les mêmes résultats en remplaçant deux des quatre gènes par deux molécules de type médicamenteux. Les chercheurs croient que leur technique pourrait également être utilisée pour inciter d’autres types de cellules adultes à se diviser à nouveau, étant donné que les quatre gènes qu’ils utilisent ne sont pas uniques au cœur.

 

Partie 2 : Les organites touchés par le stress cellulaire

stress cellulaire

Comment stresser une cellule

Comme nous l’avons vu dans la partie précédente, il existe plusieurs types de stress et la cellule dispose de réponses variées pour y faire face. Les réponses les plus classiques font intervenir des organites distincts dont la mitochondrie, qui joue un rôle central dans la régulation de l’apoptose, le réticulum, qui permet la médiation de l’UPR (Unfolded Protein Response), le noyau, dans lequel les lésions de l’ADN peuvent enclencher un stress, ou encore les peroxysomes qui ont un rôle important dans la réponse au stress oxydant.

Jetons un oeil sur tous ces mécanismes pour mieux comprendre comment le stress cellulaire peut impacter nos cellules !

La mitochondrie : la première cible du stress cellulaire

La mitochondrie est un organite un peu curieux. Sa présence dans le cytoplasme de nos cellules est le résultat d’une fusion d’une vieille bactérie avec nos cellules (théorie endosymbiotique) il y a plus de 2 milliards d’années [1]. Elle possède son propre ADN (noté ADNmt pour ADN mitochondrial) et se transmet d’une cellule mère à une cellule fille grâce à une augmentation de sa taille suivie d’une fission. Elle a un rôle central dans notre métabolisme énergétique puisqu’elle gère la production d’ATP et de NADH notamment, deux cofacteurs indispensables au fonctionnement de nos enzymes. Sa transmission se fait uniquement par la mère, grâce aux mitochondries présentes dans les ovules, les mitochondries des spermatozoïdes ne passant pas la membrane de l’ovocyte lors de la fécondation [1]. Il existe des maladies mitochondriales pouvant mener à des retards mentaux, des dysfonctions métaboliques ou des problèmes cardiaques, toujours d’origine maternelle.

Dans un contexte physiologique, la mitochondrie assure différents rôles et est la cible privilégiée (et la plus étudiée) du stress cellulaire.

Phosphorylation oxydative et coenzymes

Lorsqu’une cellule fonctionne normalement, elle utilise des coenzymes (ou cofacteurs), de petites molécules permettant l’action des enzymes. Parmi ces coenzymes, on retrouve l’ATP et le NADH. Lorsque les enzymes travaillent, elles utilisent ces cofacteurs afin d’apporter assez d’énergie à la réaction qu’elles rendent possible et permettent son accélération. Lors de ce phénomène, l’ATP est transformé en ADP (il perd un groupe phosphate) et afin de le recycler, la mitochondrie va mettre en œuvre tout un système. Sans rentrer dans le détail de processus métaboliques complexes, la mitochondrie va rajouter un groupement phosphate à l’ADP pour le transformer en ATP et permettre sa réutilisation. Cette action est rendue possible par des mécanismes d’oxydoréduction successifs qui utilisent l’énergie libérée par l’utilisation du NADH (transformé en NAD+) et à l’action de l’ATP-synthase.

stress cellulaire

Bien qu’indispensable au fonctionnement cellulaire, la phosphorylation oxydative entraine la formation de radicaux libres et d’espèces réactives de l’oxygène (ROS) [2]. On observe trois formes majeures de ROS : le peroxide d’hydrogène (H2O2), le radical ·OH et l’ion superoxyde O2· [3]. De ces trois espèces, la plus réactive est ·OH, qui peut modifier l’ADN nucléaire et mitochondrial et casser ses brins [3]. Pour combattre ce stress oxydant, nos cellules vont développer diverses stratégies impliquant des machineries antioxydantes (voir partie 1: les différents types de stress cellulaires) [4]. En temps normal, la mitochondrie et la cellule sont capable de maintenir un équilibre entre la formation des ces molécules et leur élimination. Cependant, lors d’un évènement extérieur ou d’une exposition à des médicaments connus pour augmenter la synthèse de ROS, cette balance peut pencher dans le mauvais sens et produire un stress cellulaire oxydant [5].

La régulation de l’apoptose

L’apoptose est un mécanisme de mort cellulaire programmée enclenché par la cellule lorsque les conditions garantissant sa survie ne sont plus réunies. Elle peut être activée par différents phénomènes, mais le régulateur central de l’apoptose demeure la mitochondrie. L’activation du signal apoptotique suite à un stress cellulaire a lieu via la voie des caspases, et plus particulièrement les caspases 3, 8 et 9.  La caspase-8 est la première à être activée, grâce à une voie de signalisation complexe, mais bien connue, faisant intervenir des kinases (une classe spécifique d’enzymes) dont Akt, ERK1/2, p38 et JNK [6] elles-mêmes activées par les protéines de la famille Bcl-2.

stress cellulaire

Une fois activée, la caspase-8 va transmettre le signal soit directement, via la caspase-3, soit indirectement en passant par la mitochondrie. La mitochondrie va en effet pouvoir réagir à la caspase-8, qui va indirectement enclencher la perméabilisation de sa membrane [7].  Le cytochrome c va pouvoir sortir de la mitochondrie, où il est normalement séquestré, et enclencher de nouvelles voies pro-apoptotiques. La synthèse de ROS est parallèlement augmentée, créant une boucle favorisant la mort cellulaire [8]. En plus de ces mécanismes, des molécules déclenchant un stress cellulaire peuvent provoquer directement la perméabilisation de la membrane mitochondriale, sans passer par l’activation de la caspase-8. La présence de petits trous (pores) dans la mitochondrie va perturber le potentiel de membrane et provoquer une perte de l’homéostasie cellulaire : la synthèse d’ATP n’aura plus lieu, le NADH va être oxydé et des ROS vont être synthétisés en excès. En réponse à ces phénomènes, la mitochondrie va relarguer plusieurs protéines, dont la plus connue est AIF (Apoptosis-Inducing Factor), qui vont aller se fixer au niveau de l’ADN pour le cliver et provoquer l’apoptose [9].

Le nombre de stimulus pouvant enclencher une réponse mitochondriale au stress cellulaire est impressionnant. Des années de recherche ont bien entendu participé à expliquer une partie de ces mécanismes, et nous savons aujourd’hui le rôle prépondérant des ROS et de la mitochondrie. Cependant, malgré l’évidence physiologique de l’implication du stress oxydant dans de multiples pathologies, comme l’Alzheimer, les cancers ou le diabète, le mode d’action des ROS reste encore incomplètement élucidé.

Le stress du réticulum

Le réticulum est un organite qui permet la synthèse, la modification et le repliement des protéines. On distingue deux types de réticulums: le rugueux, qui possède des ribosomes et traduit l’ARN en protéines, et le lisse, qui permet les modifications post-traductionnelles. C’est un élément indispensable à la bonne fonction de nos cellules et l’une des cibles favorites du stress cellulaire.

La dérégulation du calcium

La production de protéines qui a lieu dans le réticulum est un mécanisme oxydatif et nécessite un environnement spécifique permettant la formation de structures dans les protéines (pont disulfures, glycosylation…), indispensables pour leur repliement. Il est également très riche en calcium et en protéines chaperons [10]. Du fait de cet environnement oxydatif, le réticulum relargue des ROS qui, lorsque les protéines se replient mal ou que la cellule est soumise à un stress, sont produites en excès. Elles peuvent par la suite aller se fixer sur des canaux membranaires. Ces structures sont, comme leur nom l’indique, de petits tunnels dans lesquels vont pouvoir passer toutes sortes de molécules, à commencer par des ions, comme le calcium (Ca2+). Le réticulum va donc, suite à la régulation des ses canaux calciques par les ROS, relarguer du Ca2+ dans le cytoplasme, déclencher des signaux de stress et engendrer une réponse cellulaire [11]. Un de ces signaux consiste à envoyer le Ca2+ dans la mitochondrie qui, lorsque la concentration calcique augmente, va produire de nouveaux ROS et entretenir une boucle d’auto-activation du stress cellulaire.

stress cellulaire

En plus de cela, le trop-plein de calcium va entrainer l’activation de voies de synthèse amenant à la production de cytokines pro-inflammatoires (du type NFκB) et de protéines chaperons (afin de faire face à l’abondance de protéines mal repliées) : c’est ce qu’on appelle l »overload reticulum response » [12].

Le mauvais repliement des protéines

Pour compléter le cercle vicieux du stress cellulaire, lorsque le réticulum est stressé, produit beaucoup de ROS et relargue du calcium, activant ainsi des voies de signalisation pro-stress, il entretient également son propre stress en produisant de plus en plus de protéines mal repliées. Cela enclenche l’UPR (« Unfolded Protein Response »), un mécanisme développé dans la première partie de ce dossier, qui va obliger la cellule à choisir entre la voie de survie ou l’activation de l’apoptose.

Ainsi, le réticulum peut répondre de plusieurs manières à un stress cellulaire [13]

  • une atténuation de la réponse transcriptionnelle passant par une régulation des gènes, afin de réduire le nombre de protéines produites,
  • la régulation à la hausse de gènes codant pour les protéines chaperons, via la régulation calcique, afin de replier correctement le protéines qui ne le sont pas,
  • la synthèse de cytokines pro-inflammatoires, via la régulation calcique,
  • la mise en place de l’apoptose, lorsque les trois premières options ont échoué.

Stress du noyau et mécanismes génotoxiques

La régulation génique est indispensable à la réponse au stress cellulaire et passe par différents mécanismes, dont le stress du réticulum et de la mitochondrie. Elle permet, en effet, une adaptation des protéines produites et un ajustement des enzymes synthétisées, afin de répondre aux demandes spécifiques de la cellule au moment de l’agression. Il existe cependant un autre type de stress provenant du noyau lui-même. L’ADN est une cible comme une autre lorsque le stress est concerné, et nombreuses sont les substances chimiques ou les événements extérieurs pouvant causer un dommage sur sa structure. L’ADN est très sensible aux traitements chimiothérapeutiques, à l’irradiation ou à des éléments génotoxiques tels que les UV. Il est le plus fragile lorsqu’il est en cours de transcription ou de réplication, des étapes cellulaires normales au cours desquelles il se présente sous sa forme simple brin et où il peut être cassé. Fort heureusement, il existe toute une machinerie permettant sa réparation: la cassure est reconnue par des enzymes spécifiques (ERCC1-XPF et XPG) qui peuvent alors agir et réparer les petites lésions simple brin [14]. En revanche, lorsque la cassure a lieu sur le double brin de l’ADN, une toute autre réponse se met en place: des enzymes sont recrutées (notamment le complexe MRN) pour enclencher une voie de signalisation centrale, celle de p53 [15, 16]. p53 est une protéine importante dans la régulation de l’apoptose et son activation va déclencher la synthèse de facteurs pro-apoptotiques, mais aussi stimuler la mitochondrie et favoriser la mort cellulaire.

La prolifération des péroxysomes

stress cellulaire

Jamais entendu parler des peroxysomes ? C’est normal, on en parle peu, bien que leur rôle soit important pour nos cellules car ils participent à leur détoxification, via la dégradation de certains acides gras et alcools. Seul bémol, lorsqu’ils dégradent ces éléments, ils produisent de l’H2O2 . Dans une certaine mesure, les catalases présentes dans le peroxysome peuvent convertir l’H2O2 en H2O et O2, permettant ainsi un recyclage de cette molécule toxique, tout en réinjectant de l’oxygène dans le métabolisme cellulaire [17]. Sur le papier, c’est beau. Cependant, nous ne comprenons pas très bien comment les peroxysomes maintiennent un équilibre entre les ROS produits et celles dégradées. De plus, en cas de problème au niveau des peroxysomes, l’H2O2 est largement relarguée dans le cytoplasme augmentant significativement le stress cellulaire oxydant [17].

Les peroxysomes peuvent également se multiplier via l’action des activateurs de prolifération sur leur récepteurs nucléaires, les PPAR (Peroxysome Proliferation Activator Receptors). Les PPARs peuvent être activés par différents signaux environnementaux, nutritionnels ou encore inflammatoires : on dénote par exemple les prostaglandines, certains acides gras ou le leukotriène pro-inflammatoire, l’acide arachidonique, certains hypo-lipidémiants et AINS. Il existe trois formes de PPARs, α, β et ϒ, se ressemblant beaucoup, mais dont l’expression tissulaire peut varier. Lorsqu’ils sont activés, ils créent des hétérodimères avec un autre récepteur capable de se lier à l’ADN et régulent ainsi l’expression de certaines protéines, dont le gène contient un promoteur avec une séquence de reconnaissance de PPAR (peroxisome proliferator response element) [18]. Parmi ces gènes, on retrouve évidemment ceux impliqués dans la prolifération des peroxysomes, mais aussi certains gènes codant pour des protéines de la chaine respiratoire mitochondriale ou des anti-oxydants.

Tous ces organites touchés par le stress cellulaire en sont profondément modifiés et déterminent la survie de la cellule dans sa totalité. Lors d’un stress fort, il n’est pas rare d’observer la mort de milliers de cellules en parallèle pouvant avoir un impact sur notre santé. Lors du vieillissement, ces processus sont de plus en plus fréquents et expliquent partiellement pourquoi notre corps accuse son âge !

Quelques définitions

Caspases : les caspases sont des protéines jouant un rôle central dans la mort cellulaire programmée (apoptose majoritairement) et l’inflammation. Ce sont des enzymes capables d’activer beaucoup de voies de signalisation via l’activité cystéine protéase de leur site actif.

Potentiel de membrane : les membranes cellulaires sont des bicouches phospholipidiques, c’est à dire qu’elles sont formées de deux feuillets de lipides modifiés. Il y a donc une membrane interne, un espace inter-membranaire et une membrane externe. A l’intérieur et à l’extérieur de ces différentes membranes, des ions (positifs ou négatifs) sont présents. Afin d’éviter qu’ils ne rentrent et sortent comme ils le souhaitent et dérégulent l’homéostasie cellulaire (maintien du pH, de la fonction des enzymes, de la synthèse des protéines…), les membranes sont imperméables et gèrent l’entrée et la sortie de ces ions, créant ainsi un potentiel de membrane, c’est à dire la différence entre le potentiel à l’intérieur de la membrane interne et le potentiel à l’extérieur de la membrane externe.

AINS : Anti-Inflammatoire Non Stéroidien, tel que l’aspirine ou l’ibuprofène.

Tout notre dossier Stress cellulaire et vieillissement :

Stress cellulaire et vieillissement, binôme obligatoire ?

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Bien que communément acquis par la communauté scientifique comme un facteur de risque et un déterminant de certaines maladies, beaucoup de questionnements subsistent vis à vis du stress cellulaire. Son rôle dans les pathologies liées au vieillissement et le vieillissement lui-même est toujours en cours d’étude.

Partie 1 : Les différents types de stress cellulaires

24206656442_4b68a7bf45_qQuand on parle de stress cellulaire, nous pouvons faire référence à beaucoup de mécanismes différents, des stress mécanique, toxique, chimique, thermique, osmotique, ionisant… tous participant au vieillissement de nos cellules.

Partie 2 : Les organites touchés par le stress cellulaire

5195893155_a7140e7f47_oLe stress cellulaire est transmis par différents organites dans nos cellules, notamment la mitochondrie, le réticulum et le noyau, pour ne citer qu’eux. Leurs réponses varient et peuvent donner deux options à la cellule stressée: survivre et s’adapter ou mourir.

Partie 3 : Comment maîtriser le stress cellulaire

6964655863_07889541b3_oAfin de ralentir le vieillissement de nos cellules, il est indispensable de maîtriser le stress cellulaire. Dans cette partie, nous ferons le tour des techniques et/ou médicaments actuellement plébiscités pour traiter le stress cellulaire sous toutes ses formes.

Références

[1] Friedman JR & Nunnari J, Mitochondrial form and function, Nature, 2014;505:335–343

[2] Turrens JF, Boveris A, Generation of superoxide anion by the NADH dehydrogenase of bovine heart mitochondria. Biochem J 1980;191:421–427

[3] Matés JA, Segura FJ, Alonso JM, Javier M, Oxidative stress in apoptosis and cancer: an update. Arch Toxicol. 2012;86:11, pp 1649–1665

[4] Masutani H, Yodoi J (2002) Thioredoxin. Overview. Methods Enzymol 347:279–286

[5] Farrugia G, Balzan R, Oxidative stress and programmed cell death in yeast. Front Oncol 2012;2:64

[6] Gabai VL, Yaglom JA, Volloch V et al., Hsp72-mediated suppression of c-Jun N-terminal kinase is implicated in development of tolerance to caspase-independent cell death. Mol Cell Biol 2000;20:6826–6836

[7] Barnhart BC, Alappat EC, Peter ME, The CD95 type I/type II model. Semin Immunol 2003;15:185–193

[8] Circu ML, Aw TY, Reactive oxygen species, cellular redox systems, and apoptosis. Free Radic Biol Med 2010;48:749–762

[9] Elmore S (2007) Apoptosis: a review of programmed cell death. Toxicol Pathol 35:495–516

[10] Schröder M, Kaufman RJ, ER stress and the unfolded protein response. Mutat Res. 2005 Jan 6; 569(1-2):29-63

[11] Xu C, Bailly-Maitre B, Reed JC. Endoplasmic reticulum stress: cell life and death decisions. Journal of Clinical Investigation. 2005;115(10):2656-2664

[12] Kong L, Li S, Huang M, et al. The Roles of Endoplasmic Reticulum Overload Response Induced by HCV and NS4B Protein in Human Hepatocyte Viability and Virus Replication. Shoukry NH, ed. PLoS ONE. 2015;10(4):e0123190

[13] Oyadomari S, Mori M, Roles of CHOP/GADD153 in endoplasmic reticulum stress. Cell death and differentiation. 2004, 11. 381-9

[14] L. Staresincic, A. F. Fagbemi, J. H. Enzlin et al., Coordination of dual incision and repair synthesis in human nucleotide excision repair, EMBO Journal, 2009, vol. 28, no. 8, pp. 1111–1120

[15] M. Christmann, M. T. Tomicic, W. P. Roos, and B. Kaina, Mechanisms of human DNA repair: an update, Toxicology, 2003, vol. 193, no. 1-2, pp. 3–34

[16] J. W. Harper and S. J. Elledge, The DNA damage response: ten years after, Molecular Cell, 2007 vol. 28, no. 5, pp. 739–745

[17] Valko M, Izakovic M, Mazur M, Rhodes CJ, Telser J, Role of oxygen radicals in DNA damage and cancer incidence. Mol Cell Biochem 2004;266:37–56

[18] Kliewer, S. A., Umesono, K., Noonan, D. J., Heyman, R. A., and Evans, R. M, Nature, 1992; 358,771–774

Dr. Marion Tible

Marion Tible Long Long Life

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Marion Tible has a PhD in cellular biology and physiopathology. Formerly a researcher in thematics varying from cardiology to neurodegenerative diseases, she is now part of Long Long Life team and is involved in scientific writing and anti-aging research.

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Marion Tible est docteur en biologie cellulaire et physiopathologie. Ancienne chercheuse dans des thématiques oscillant de la cardiologie aux maladies neurodégénératives, elle est aujourd’hui impliquée au sein de Long Long Life pour la rédaction scientifique et la recherche contre le vieillissement.

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Dr Guilhem Velvé Casquillas

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Transhumanisme et vieillissement : Fight Aging! 26 février 2018

Long Long Life fight aging transhumanisme et vieillissement

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Extraits de Fight Aging! :

  • Des études génétiques récentes qui prétendent avoir observé un ralentissement du vieillissement pourraient être largement erronées
  • La surexpression de TET2 améliore la neurogenèse et la fonction cognitive chez les souris âgées
  • Vers des traitements durables qui fonctionnent à l’intérieur du corps
  • Les astrocytes deviennent inflammatoires dans le cerveau vieillissant
  • Les DAMP peuvent établir un lien entre la dysfonction mitochondriale liée à l’âge et l’inflammation chronique
  • Commentaire des articles récents les plus pertinents dans la recherche sur le rajeunissement

Des études génétiques récentes qui prétendent avoir observé un ralentissement du vieillissement pourraient être largement erronées

Mieux vaut ignorer la plupart des études démontrant l’allongement de la durée de vie des espèces en laboratoire menées bien avant le tournant du siècle. Une majorité d’entre elles n’ont pas réussi à contrôler la restriction calorique et, par conséquent, les effets (généralement faibles) s’évaporent lorsqu’ils sont soumis à des tests plus rigoureux. Une intervention rend les souris nauséeuses ou autrement inconfortables, elles mangent moins en conséquence, et vivent donc plus longtemps uniquement à cause d’un apport calorique réduit. Cela s’ajoute à l’estimation habituelle selon laquelle la plupart des résultats de recherche publiés sont, d’une certaine façon, entachés de lacunes. Cela comprend les études animales qui utilisent trop peu d’animaux et qui tendent donc à être sujettes à des événements fortuits statistiques, par exemple. De petites études avec peu d’animaux sont tristement communes dans l’étude du vieillissement, où le financement est généralement très limité. Les choses se sont améliorées une fois qu’il n’était plus possible d’ignorer la taille de l’effet de restriction calorique sur la longévité chez les espèces à courte durée de vie, car cette recherche a gagné en popularité et en intérêt après les années 1990. Mais, comme le suggère le document sur l’accès libre, il n’ y a pas assez d’améliorations.

Je pense qu’une partie du problème réside dans le fait que trop de gens essayaient – et essaient encore – d’évaluer les effets marginaux du vieillissement. Il est difficile de détecter et de quantifier avec précision les petits effets dans les études animales. Un allongement de la durée de vie de 10 % observé chez un groupe de vingt souris, comparativement à un groupe témoin de vingt souris, ne nous dit presque rien d’autre qu’il serait peut-être bon de chercher à corroborer dans un groupe de cinq fois cette taille – et cet exemple colle à l’ampleur de l’effet constaté pour la plupart des interventions rapportées fondées sur l’ajustement du fonctionnement du métabolisme pour ralentir le vieillissement.

Une chose que j’aimerais qu’on puisse mieux comprendre et discuter au sein de notre communauté de militants, de partisans et de chercheurs, c’est que l’ampleur de l’effet et la fiabilité des effets comptent énormément. Ils sont le but de l’exercice, et l’avenir de notre santé en dépend. Tout ce qui se traduit par de petits résultats ou seulement par intermittence devrait être rapidement abandonné au profit de la recherche continue d’approches vraiment utiles au vieillissement. La suppression des cellules sénescentes est un exemple éloquent de fiabilité: elle fonctionne toujours; elle agit sur de nombreux aspects du vieillissement; elle traite de nombreuses maladies liées à l’âge; en fait, elle fait honte à peu près tout ce qui a été tenté jusqu’ à présent. Le seul élément du camp de manipulation métabolique qui soit aussi fiable dans les études animales est l’utilisation d’inhibiteurs mTOR comme la rapamycine – et ils sont nettement moins efficaces lorsqu’il s’agit d’avoir un impact sur des maladies spécifiques liées à l’âge. Dans l’ensemble, beaucoup trop de temps et d’efforts sont gaspillés à espérer que des approches peu fiables avec de petits effets cachent par magie quelque chose d’utile.

La surexpression de TET2 améliore la neurogenèse et la fonction cognitive chez les souris âgées

La parabiose hétérochronique est le processus qui relie les systèmes circulatoires d’un animal jeune et d’un animal âgé. Elle améliore les mesures du vieillissement chez la personne âgée et aggrave les mesures du vieillissement chez la personne plus jeune. Les chercheurs utilisent cette technique pour tenter d’identifier les changements importants de la signalisation et du comportement cellulaire qui se produisent avec l’âge. Il ne s’agit pas seulement de regarder les signaux dans la circulation sanguine, cependant. Les chercheurs peuvent analyser n’importe lequel des modèles d’expression génétique et des relations biochimiques changeantes à l’intérieur des cellules, car ils réagissent à l’environnement altéré. C’est le cas dans le document sur l’accès libre que je vais souligner ici; une équipe de recherche qui a expérimenté la parabiose hétérochimique a découvert qu’elle augmentait l’expression du TET2 chez de vieilles souris, et qu’elle présente des preuves qui impliquent des niveaux réduits de TET2 dans le déclin cognitif lié à l’âge.

Tet2 sauve le déclin régénératif lié à l’âge et améliore la fonction cognitive du cerveau de la souris adulte.

Au cours du vieillissement, le nombre de cellules souches neuronales et de cellules protéiques (CPN), puis la neurogenèse, décline rapidement dans la zone sous-granulaire du gyrus dentate (DG) de l’hippocampe. Des preuves de plus en plus nombreuses dans les modèles animaux indiquent le potentiel de rajeunissement des fonctions régénératives et cognitives du cerveau vieillissant par des interventions, comme la parabiose hétérochimique (qui expose les animaux âgés au sang jeune). Cependant, la capacité d’utiliser ce potentiel neurogène repose sur l’identification de cibles moléculaires qui inversent les effets du vieillissement dans le cerveau.

Des études récentes ont commencé à établir un lien entre les changements dans les fonctions des médiateurs épigénétiques et le déclin régénératif lié à l’âge. Les études génétiques humaines ont révélé une fréquence accrue de mutations du TET2 somatique associées à l’âge et associées à un risque élevé de troubles associés au vieillissement, comme le cancer, les maladies cardiovasculaires et les accidents vasculaires cérébraux. Néanmoins, l’implication de Tet2 dans la médiation du processus de vieillissement dans le cerveau des adultes n’ a pas encore été étudiée.

Nous démontrons ici que Tet2 compense le déclin neurogène lié à l’âge et améliore la cognition de l’hippocampe chez la souris adulte. Nous détectons une diminution du taux de Tet2 dans l’hippocampe vieillissant en fonction de l’âge, coïncidant avec une diminution de la neurogenèse chez l’adulte. L’imitation d’une perte de Tet2 liée à l’âge dans le créneau neurogène adulte de l’hippocampe, ou des CPN adultes, altère la capacité régénératrice et les processus d’apprentissage et de mémoire dépendants de l’hippocampe. Inversement, l’augmentation du Tet2 dans l’hippocampe des animaux matures augmente la neurogenèse adulte restaure les niveaux de jeunesse et améliore la fonction cognitive.

Récemment, il a été démontré que la perte constitutive de Tet2 dans tout le corps produit des effets opposés sur les processus neurogènes, entraînant une augmentation de la prolifération des CPN chez l’adulte mais une diminution de la différenciation neuronale. En revanche, nos données indiquent que la diminution aiguë de l’expression du Tet2 dans la niche neurogénique adulte altère toutes les étapes de la neurogenèse hippocampique, tandis que la perte du Tet2 dans les CPN adultes entrave les processus de différenciation neuronale. Ces données indiquent une régulation différentielle des stades distincts de la neurogenèse par Tet2 qui résultent de la perte de Tet2 au niveau de l’organisme entier, de la niche neurogène et du NSC adulte pendant le développement par rapport à l’âge adulte. Dans le contexte du vieillissement, nos données impliquent une diminution de Tet2 dans l’hippocampe vieillissant avec un déclin régénératif lié à l’âge.

Le vieillissement est un processus de superposition. Tout au fond, les causes profondes sont des formes de dommages moléculaires: accumulation de cellules cassées et malpropres, dépôts croissants de déchets métaboliques, ADN mitochondrial muté, etc. Sur le dessus, il s’agit d’une couche médiane très compliquée et mal cartographiée dans laquelle les cellules réagissent aux dommages, en changeant d’innombrables signaux et comportements en réponse. Il s’agit en partie d’une compensation, avec des degrés de succès variables, et en partie de l’agitation sauvage qui aggrave les choses. Ensuite, à la couche supérieure, nous retrouvons les maladies et les classes de dysfonctionnement des organes familières liées à l’âge, le genre de choses qui sont décrites en termes de capacité qui est défaillante ou perdue plutôt que la façon dont cette défaillance ou cette perte s’est produite: insuffisance rénale, démence, maladie cardiaque, etc.

La plupart des recherches sur le vieillissement commencent au niveau de la couche supérieure, avec les symptômes évidents de la maladie liée à l’âge, puis elles se poursuivent un peu plus bas dans la partie supérieure de la couche moyenne, en essayant de donner un sens à la dernière partie de la chaîne de causes et d’effets. Ensuite, les chercheurs essaient habituellement de construire des thérapies plutôt que de continuer plus profondément. Le travail accompli ici est un excellent exemple de la manière dont cela fonctionne. Après avoir identifié les niveaux réduits de TET2 comme une cause immédiate de perte de neurogenèse et de fonction cognitive, l’étape suivante n’est pas de demander pourquoi les niveaux de TET2 sont plus bas, mais d’essayer de passer outre à ce changement. Lorsque cette stratégie est répétée à maintes reprises dans l’ensemble du milieu de la recherche, est-il étonnant que nous ayons très peu de connaissances détaillées sur la façon dont les causes profondes connues du vieillissement – celles résumées dans le portefeuille de recherche SENS sur le rajeunissement – interagissent et progressent pour donner lieu à toutes les diverses mesures du vieillissement?

Ce n’est pas que je pense que c’est nécessairement la bonne chose à faire de travailler plus bas en passant par la couche du milieu jusqu’au fond. Bien au contraire, en fait. Je pense que la façon la plus économique d’aller de l’avant est de mettre au point des thérapies de réparation capables de s’attaquer aux dommages qui causent le vieillissement, de modifier la couche inférieure, puis de voir ce qui se passe ensuite à mesure que ces réparations propagent leurs effets. Dans le cas des cellules sénescentes et du vieillissement, cette approche se poursuit et génère de nouvelles connaissances à un rythme beaucoup plus rapide qu’au cours des années précédant l’émergence des premières thérapies sénolytiques capables de détruire sélectivement ces cellules. Dans un monde meilleur, le milieu de la recherche disposerait d’un financement suffisant pour poursuivre énergiquement toutes les options: les traitements compensatoires et ceux qui s’attaquent aux causes profondes. En l’état actuel des choses, c’est en grande partie le premier qui a lieu, tandis que le second reste négligé. Étant donné que la réparation des causes profondes devrait être beaucoup plus efficace que la compensation d’une petite partie de leurs effets en aval, il s’agit là d’un véritable problème.

Vers des traitements durables qui fonctionnent à l’intérieur du corps

Les thérapies géniques consistent à transmettre des instructions dans les cellules pour s’assurer que des protéines spécifiques sont fabriquées, de façon temporaire ou permanente. Il s’agit effectivement d’un détournement ou d’une programmation des mécanismes cellulaires. Il existe une autre approche, qui consiste à introduire dans le corps des machines à ADN appropriées capables de fabriquer les protéines souhaitées en dehors des cellules. Cela n’est pas utile pour tous les types de protéines, mais dans bien des cas, c’est le cas. Cette machinerie a cependant besoin de protection: nue, elle serait rapidement éliminée par le système immunitaire ou autrement détruite. Une possibilité est d’employer des bactéries artificielles, ce qui élimine le besoin d’introduire des changements dans les cellules du patient, mais ajoute un ensemble important d’autres complications. Une autre approche consiste à construire une structure appropriée à partir de zéro, telle qu’une membrane qui n’alertera pas le système immunitaire, contenant un ensemble soigneusement limité de machines d’ADN qui produira les protéines désirées pendant une longue période de temps, mais est incapable de toute autre activité. Ces constructions ressembleraient à bien des égards davantage à des vésicules extracellulaires qu’ à des cellules, et le milieu de la recherche est capable de construire de telles choses depuis quelques années maintenant.

Les chercheurs ont traité avec succès une tumeur cancéreuse à l’aide d’une « nano-usine », une cellule synthétique qui produit des protéines anticancéreuses dans le tissu tumoral. La recherche combine la biologie synthétique, pour produire artificiellement des protéines, et l’administration ciblée de médicaments, pour diriger la cellule synthétique vers des tissus anormaux. Les cellules synthétiques sont des systèmes artificiels dont les capacités sont semblables et parfois supérieures à celles des cellules naturelles. Tout comme les cellules humaines peuvent produire une variété de molécules biologiques, les cellules synthétiques peuvent produire une vaste gamme de protéines. De tels systèmes ont un potentiel considérable dans la discipline du génie tissulaire, dans la production d’organes artificiels et dans l’étude des origines de la vie. La conception de cellules artificielles est un défi d’ingénierie extrêmement complexe que de nombreux groupes de recherche du monde entier s’emploient à relever.

Les chercheurs ont intégré des machines moléculaires au sein de particules lipidiques ressemblant à la membrane naturelle des cellules biologiques. Ils ont conçu les particules de telle sorte que lorsqu’ils « sentent » le tissu biologique, ils sont activés et produisent des protéines thérapeutiques, dictées par un gabarit d’ADN synthétique intégré. Les particules puisent dans le microenvironnement externe (p. ex., le tissu tumoral) les sources d’énergie et les éléments constitutifs nécessaires à leur activité continue.

Après des expériences en laboratoire sur des cultures cellulaires, la nouvelle technologie a également été testée chez la souris. Lorsque les particules artificielles ont atteint la tumeur, elles ont produit une protéine qui a éradiqué les cellules cancéreuses. Les particules et leur activité ont été surveillées à l’aide d’une protéine fluorescente verte (GFP), générée par les particules. Cette protéine peut être observée en temps réel au microscope à fluorescence. « En codant le gabarit ADN intégré, les particules que nous avons développées peuvent produire une variété de médicaments protéiques. Ils sont modulaires, c’est-à-dire qu’ils permettent d’activer la production de protéines en fonction des conditions environnementales. Par conséquent, les cellules artificielles que nous avons développées peuvent jouer un rôle important dans la tendance de la médecine personnalisée – l’adaptation du traitement au profil génétique et médical d’un patient spécifique. »

Les astrocytes deviennent inflammatoires dans le cerveau vieillissant

Les astrocytes sont l’un des types courants de cellules de soutien dans le cerveau, accomplissant une grande variété de tâches qui vont de la réparation au maintien de l’équilibre de divers signaux et des molécules électrolytes. Les chercheurs trouvent des preuves qui suggèrent que les astrocytes passent en masse à un mode inflammatoire avec l’âge. L’inflammation chronique est une caractéristique de la plupart des maladies neurodégénératives et du vieillissement au sens large. Elle perturbe les relations complexes entre les types de cellules qui sont nécessaires au comportement le plus sophistiqué dans les tissus, comme la régénération ou tout autre processus de communication cellulaire nécessaire au bon fonctionnement du cerveau.

Ceci est particulièrement intéressant dans le contexte des résultats récents concernant la sénescence cellulaire chez les astrocytes. Une grande partie de ces cellules présentent des signes de sénescence chez les personnes âgées, et l’un des mauvais comportements caractéristiques des cellules sénescentes est la génération d’inflammation chronique par le phénotype sécrétoire associé à la sénescence. Par exemple, les chercheurs ont déterminé que la sénescence des astrocytes est un facteur contributif à la maladie de Parkinson. Il convient également de noter que cette activité des cellules évoluant vers un mode inflammatoire en plus grand nombre avec l’âge est également observée dans les macrophages, où elle perturbe les processus régénératifs, et dans les microglies, une autre des cellules de soutien du cerveau. Ils génèrent également une inflammation chronique des tissus cérébraux, ce qui contribue à la dégradation complexe du fonctionnement normal du cerveau.

Le déclin de la fonction cognitive se produit avec le vieillissement, mais les mécanismes responsables sont inconnus. Les astrocytes instruisent la formation, la maturation et l’élimination des synapses, et une altération de ces fonctions a été impliquée dans de nombreuses maladies. Ces résultats soulèvent la question de savoir si le dysfonctionnement des astrocytes pourrait contribuer au déclin cognitif du vieillissement. Nous avons séquencé l’ARN des astrocytes de différentes régions du cerveau pendant toute la durée de vie de la souris. Nous avons constaté que les astrocytes ont des identités transcriptives propres à chaque région qui changent avec l’âge en fonction de la région.

L’analyse détaillée des gènes différentiellement exprimés dans le vieillissement a révélé que les astrocytes âgés prennent un phénotype réactif d’astrocytes réactifs neuro-inflammatoires de type A1. Les astrocytes hippocampiques et striatals ont surrégulé un plus grand nombre de gènes astrocytaires réactifs que les astrocytes corticaux. En outre, les cerveaux âgés ont formé beaucoup plus d’astrocytes A1 réactifs en réponse au lipopolysaccharide inducteur de neuroinflammation.

Nous avons constaté que la régulation ascendante induite par le vieillissement des gènes astrocytaires réactifs était significativement réduite chez des souris dépourvues de cytokines sécrétées par des microglios (IL-1?, TNF et C1q) connues pour induire la formation d’astrocytes réactifs A1, ce qui indique que les microglies favorisent l’activation des astrocytes dans le vieillissement. Étant donné que les astrocytes réactifs A1 perdent la capacité d’accomplir leurs fonctions normales, produisent des composants de complément et libèrent un facteur toxique qui tue les neurones et les oligodendrocytes, le vieillissement induit par la régulation des gènes réactifs des astrocytes pourrait contribuer au déclin cognitif des régions vulnérables du cerveau dans le vieillissement normal et contribuer à la plus grande vulnérabilité du cerveau vieillissant aux lésions.

Les DAMP peuvent établir un lien entre la dysfonction mitochondriale liée à l’âge et l’inflammation chronique

Les modèles moléculaires associés aux dommages causés par les mitochondries (DAMP) sont une gamme de fragments d’ADN et de protéines qui seraient générés à la suite de lésions mitochondriales, d’un contrôle insuffisant de la qualité mitochondriale ou d’une combinaison des deux. Les mitochondries sont les centrales électriques de la cellule, chaque cellule ayant son propre petit troupeau de ces descendants d’anciennes bactéries symbiotiques. Ils ont depuis longtemps évolué vers des composants cellulaires intégrés, mais conservent un peu de leur ADN d’origine. Il existe de nombreuses preuves indiquant un rôle important des mitochondries dans les dommages causés par le vieillissement. Selon le SENS, le problème le plus important est que l’ADN mitochondrial (ADNmt), moins protégé que l’ADN du noyau cellulaire, est endommagé de telle sorte qu’il cause des dysfonctionnements et rend les mitochondries brisées plus résistantes à l’élimination par les machines responsables du contrôle de la qualité.

L’objectif de ce document en libre accès est de comprendre comment la dysfonction mitochondriale peut être liée à l’inflammation chronique caractéristique qui se produit avec l’âge. Il y a beaucoup de contributions à l’inflammation parmi les processus du vieillissement. Évidemment, les problèmes internes au système immunitaire sont responsables d’une grande partie du problème, mais toute cellule est, en principe, dans les bonnes circonstances, capable de générer des signaux qui inciteront les cellules immunitaires locales à adopter un état inflammatoire. C’est l’une des façons dont les cellules sénescentes causent des dommages importants, par exemple en forçant le système immunitaire à une suractivation constante, un état qui perturbe les activités bénéfiques habituelles des cellules immunitaires. Les cellules qui ne sont pas sénescentes, mais qui souffrent de lésions mitochondriales importantes, produisent-elles des résultats semblables? Est-ce qu’ils provoquent également une activation constante du système immunitaire, via différents mécanismes? C’est possible.

En raison de la pertinence des mitochondries pour la physiologie cellulaire et le métabolisme du corps entier, un ensemble complet de mécanismes adaptatifs de contrôle de la qualité est en place pour assurer la préservation de l’intégrité structurale et fonctionnelle des mitochondries. Les mécanismes de contrôle de la qualité mitochondrial (MQC) permettent également la modulation dynamique de la fonction et du nombre d’organites pour répondre aux demandes énergétiques hétérogènes des différents tissus. Le MQC est réalisé au moyen d’un ensemble de processus interreliés (c. -à-d. le repli et la dégradation des protéines, l’autophagie mitochondriale, la fission et la fusion mitochondriales, et la biogenèse mitochondriale).

La régulation du contenu mitochondrial est obtenue par l’équilibre dynamique entre la biogenèse mitochondriale et la dégradation. La biogenèse mitochondriale est un processus à plusieurs étapes finalisé pour produire de nouvelles mitochondries sur l’expression coordonnée de gènes nucléaires et codés par ADNmt. La fusion mitochondriale permet le mélange de l’ADNmt dans le réseau, empêchant ainsi l’accumulation focale de l’ADNmt mutant et préservant l’intégrité de l’ADNmt. La fission mitochondriale, à la place, sépare les organites défectueux ou inutiles en vue de leur élimination ultérieure par mitophagie. L’intégration de la dynamique mitochondriale à l’élimination sélective des mitochondries dysfonctionnelles, appelée mitophagie, assure un processus MQC efficace et préserve la « forme physique » cellulaire métabolique.

Les dispositions de l’axe MQC ont été décrites au cours du vieillissement et dans le contexte d’un certain nombre de maladies, y compris le cancer, les maladies cardiovasculaires, le diabète et les troubles neurodégénératifs. En plus de la dysfonction mitochondriale, l’inflammation chronique est une caractéristique du vieillissement et des maladies dégénératives. Les deux phénomènes peuvent être liés. En effet, de nouvelles données indiquent que l’ADNmt circulant sans cellules, l’un des modèles moléculaires associés aux lésions (DAMP), peut établir une relation fonctionnelle entre les lésions mitochondriales et l’inflammation systémique. L’ADNmt peut être libéré dans la circulation en réponse à l’insulte des cellules. Ici, il est capable d’induire une réponse inflammatoire par des motifs CpG hypométhylés ressemblant à ceux de l’ADN bactérien. Ces régions, en effet, lient et activent les récepteurs de reconnaissance des formes membranaires ou cytoplasmiques (PRR), comme le récepteur de type Toll (TLR), les voies de détection de l’ADN par le système de détection des gènes de l’interféron (STING) dans le domaine de l’oligomérisation à liaison nucléotidique (NOD) et le stimulateur cyclique cytosolique de la synthase (cGAS) cytosolique de la GMP-AMP.

L’apport possible des DAMP mitochondriaux dans le milieu inflammatoire qui caractérise les troubles de la perte musculaire n’ a pas encore été exploré. Cependant, cette hypothèse vaut la peine d’être poursuivie car elle pourrait aider à identifier de nouvelles cibles biologiques pour la gestion de la perte musculaire. Nous résumons ici les données probantes actuelles sur l’ADNmt circulant comme déclencheur de l’inflammation systémique liée à l’âge. Nous décrivons tout d’abord deux mécanismes candidats qui génèrent et libèrent l’ADNmt sans cellules: (1) la dysrégulation de la liaison du TFAM à l’ADNmt et (2) la détérioration de la mitophagie. Par la suite, nous illustrons les voies qui relient le dysfonctionnement mitochondrial à l’inflammation systémique pendant le vieillissement. Enfin, nous proposons un rôle pour la triade « défaillance MQC/ADNm sans cellules/inflammation » dans deux troubles majeurs de la perte musculaire, la sarcopénie et la cachexie.

Commentaire des articles récents les plus pertinents dans la recherche sur le rajeunissement

La rubrique « Commentaires sur certaines thèses récentes » est une chronique régulière de la revue Rejuvenation Research, rédigée par Aubrey de Grey et ses collaborateurs. […]Le commentaire le plus récent aborde une série de sujets différents; il est recommandé de tout lire. Le matériel cité ici se rapporte à une découverte intéressante concernant la sénescence des astrocytes dans le cerveau vieillissant, qui, comme nous l’avons noté, offre la promesse de traitements efficaces à court terme pour une gamme de maladies neurodégénératives.

Parmi les sept volets de la plateforme SENS, l’ablation des cellules sénescentes (ApoptoSENS) a jusqu’ à présent le plus progressé vers la clinique; les médicaments qui éliminent sélectivement ces cellules toxiques et superflues sont appelés sénolytiques, et plusieurs d’entre eux sont en cours ou vont bientôt entrer dans des essais cliniques. Les données récentes issues de travaux précliniques indiquent que le rôle des cellules sénescentes dans le processus de vieillissement est remarquablement important, de sorte que la résolution de cette forme unique de dommage produit des avantages spectaculaires dans le spectre du déclin lié à l’âge – prolongeant simultanément la durée de vie et l’espérance de vie dans les modèles murins.

Bien que l’existence d’un véritable phénotype sénescant dans les cellules postmitotiques comme les neurones ne soit pas encore prouvée, son existence dans leurs cellules de soutien cruciales, les astrocytes, est reconnue depuis le début de cette décennie. Une thèse récente fait des progrès vitaux vers la démonstration de la pertinence clinique du phénomène – jetant les bases de l’application translationnelle des sénolytiques aux principales maladies neurodégénératives. Le glutamate (avec l’aspartate) est le principal neurotransmetteur excitateur du cerveau humain, et les dysfonctionnements de sa manipulation sont clairement associés aux troubles neurologiques aigus et chroniques. Le fait qu’un tel dysfonctionnement soit ici démontré comme une conséquence intrinsèque de niveaux physiologiquement réalistes de sénescence astrocytaire ne laisse guère de doute sur l’existence d’une connexion mécaniste. Dans le cas de la maladie d’Alzheimer en particulier, il est remarquable que la perte des récepteurs du glutamate dans les échantillons post mortem permet de suivre à la fois les principales voies d’excitation du cerveau et le stade progressif très bien établi de la maladie. Ces résultats sont une bonne nouvelle!

Remplacer les neurones intrinsèquement âgés sans perturber la connectivité synaptique a toujours été considéré comme une tâche intimidante, mais le renouvellement des astrocytes – même s’il est faible dans les tissus sains – est un processus de routine après une blessure (bien qu’il ait ses propres effets secondaires lorsqu’il est poussé à l’excès dans le contexte d’une inflammation chronique, bien que ceux-ci semblent quelque peu traitables). Ainsi, l’appauvrissement des astrocytes sénescents et la neutralisation de leurs effets inflammatoires peuvent ainsi induire automatiquement leur remplacement par de nouvelles cellules saines; et même si ce n’est pas le cas, la stimulation de ce processus n’est pas un défi insurmontable. À tout le moins, une telle thérapie devrait empêcher une nouvelle dégénérescence – et peut-être même créer les conditions pour la réparation du déclin neuronal préexistant ainsi, d’autant plus qu’un sous-ensemble de ces astrocytes peuvent être en mesure de fonctionner comme cellules souches neuronales.

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Partie 1 : Les différents types de stress cellulaire

stress cellulaire

Qu’est-ce que le stress cellulaire ?

Dans un organe, il existe une balance entre la croissance et la mort des cellules qui le composent, qu’on appelle homéostasie tissulaire [1]. Chaque cellule est capable de grandir pour s’adapter à une condition physiologique ou pathologique, de changer de conformation ou potentiellement de se multiplier. Elle sera tout aussi capable d’enclencher un mécanisme de mort programmée si le besoin s’en fait sentir ou que la pression à laquelle elle est soumise est trop importante.

Lors d’un stress cellulaire, cette homéostasie est en danger et la cellule aura plusieurs possibilités pour y répondre en fonction du type de stress. Globalement, tant que le stimulus est gérable, la cellule va s’adapter. Dans le cas contraire, elle devra mettre en place des mécanismes de réponse qui peuvent varier [2, 3].

La réponse Heat Shock

Comme son nom l’indique, cette voie a été découverte par l’étude des cellules soumises à un stress cellulaire d’origine thermique [4]. Il est maintenant admis que d’autres stress peuvent l’activer mais le nom est resté.  Cette réponse consiste à augmenter le nombre et/ou l’activité des protéines chaperons afin d’éviter que les protéines synthétisées par la cellule ne se replient mal. Le repliement des protéines est indispensable à leur bonne fonction, et il n’est pas rare que certaines maladies résultent d’une protéine synthétisée correctement, mais dont la conformation finale ne permet pas un fonctionnement adéquat. Dans le cas d’un stress cellulaire, les protéines peuvent perdre leur forme finale, se déplier, se replier ou même s’agréger entre elles, alors qu’elles ne devraient pas. La réponse heat shock lutte contre cet effet, afin de permettre à la cellule de continuer à fonctionner dans des conditions non optimales. Cette réponse confère à la cellule une protection connue sous le nom de thermotolérance [5, 6, 7].

stress cellulaire

Dans un premier temps, la transcription et traduction des gènes est mise en pause pour éviter la synthèse d’un trop grand nombre de protéines mal repliées que la cellule ne pourrait pas gérer. Dans un second temps, des facteurs de transcription vont entrer en jeu et activer la synthèse de molécules spécifiques, les heat shock factors (HSF) [8]. Nous avons à notre disposition 4 isoformes de ces facteurs, HSF1, 2, 3 et 4 (oui, les scientifiques ne sont pas toujours très inventifs !), chacune ayant un rôle différent, mais dont la plus étudiée pour sa fonction dans la réponse au stress cellulaire est HSF1 [9]. Dans des conditions normales, HSF1 garde sa forme inactive, un monomère cytoplasmique, en interaction avec des protéines chaperons [10].

Quand la cellule est soumise à un stress, on observe une accumulation de protéines mal repliées qui vont entrer en compétition avec HSF1 pour se lier aux protéines chaperons. A partir de ce moment là, HSF1 est libéré, va s’associer avec ses homologues pour former un trimère actif qui va aller se lier à l’ADN et promouvoir l’expression spécifique de certains gènes, notamment ceux codant pour les heat shock proteins (HSP).

Les HSP peuvent être exprimées constitutivement, comme Hsp90 qui est l’une des protéines chaperons maintenant HSF1 sous sa forme inactive. D’autres vont être spécifiquement exprimées lors d’un stress cellulaire, comme Hsp27 ou Hsp70 [5]. Elles auront différentes actions mais vont généralement aller dans le sens de la survie cellulaire. Elles peuvent se fixer aux protéines mal repliées [11] pour éviter leur agrégation, garantir leur fonction et maintenir l’intégrité du cytosquelette [12]. Elle permettent également le blocage de la mort cellulaire programmée en inhibant certaines protéines pro-apoptotiques comme les caspases ou le cytochrome C [13, 14, 15].

La réponse Unfolded Protein (UPR)

Comme nous l’avons vu précédemment, le repliement correct des protéines est indispensable à leur fonction, mais pour qu’une protéine travaille convenablement, elle doit également subir toutes sortes de modifications post-traductionnelles comme la glycosylation, la formation de ponts disulfure, l’oligomérisation… Tout cela a lieu dans un organite spécifique, le réticulum endoplasmique. Certains chocs, comme la restriction calorique ou la diminution de l’apport en oxygène, peuvent engendrer un stress du réticulum endoplasmique, résultant en un afflux de protéines mal repliées, mal modifiées, un mécanisme connu sous le nom de « unfolded protein response » (UPR) [16, 17]. Cette voie de signalisation est activée via des protéines spécifiques qui sont, pour la plupart, présentes sous forme inactive dans des conditions physiologiques, et vont être activées lors du stress cellulaire. On compte parmi elles IRE-1, PERK et ATF6, qui auront pour rôle de se fixer sur l’ADN et d’encourager la synthèse de certains gènes codant notamment pour des protéines chaperons et des anti-oxydants [16].

L’UPR est soumis à une balance délicate liée à la capacité du réticulum à replier correctement les protéines et à gérer celles qui ne le sont pas. Lorsque l’UPR est apte à améliorer cette capacité du réticulum pour faire face au stress, via la synthèse de facteurs et de protéines comme IRE-1, elle encouragera la survie cellulaire. Si le réticulum est dépassé, l’UPR favorisera plutôt la mort cellulaire par des mécanismes encore peu connus.

La réponse génotoxique

L’ADN contenu dans le noyau de nos cellules est généralement sous forme double brin, comme une hélice. Lors de certains événements, notamment la transcription et la réplication de l’ADN, il se retrouve sous forme mono brin : les enzymes qui vont permettre ces phénomènes ont besoin d’accéder à l’information contenue dans l’ADN et vont séparer les deux brins afin de les copier ou les transcrire. C’est à ce moment là que l’ADN est le plus sensible aux stress comme l’irradiation, les ultraviolets ou les traitements anti-cancer (parfois qualifiés d’intercalants de l’ADN).  Il va être possible de casser l’ADN soit sur un brin (single-strand break ou SSB), soit sur les deux brins (double-strand break ou DBS) [18].  Nos cellules sont capables de réparer dans une certaine mesure ces cassures mais parfois, elles induisent une signalisation différente, en particulier par le biais de p53 (un facteur de transcription qui régule l’apoptose, l’autophagie et le cycle cellulaire) et NF-κB (une cytokine pro-inflammatoire et pro-apoptotique).

stress cellulaire

Là encore, tout est affaire de balance. Lorsque les dommages de l’ADN sont réparables, les voies de signalisation enclenchées seront en faveur de la survie cellulaire. Si les cassures sont trop importantes, p53 et NF-κB entrent en jeu et vont activer la voie de mort de la cellule.

Ces voies de signalisation sont extrêmement complexes, interconnectées et encore étudiées à ce jour.

La réponse au stress oxydant

Les espèces réactives de l’oxygène (aussi appelée ROS « reactive oxygen species ») sont l’une des cause principales de stress cellulaire. La survie d’une cellule dépend d’un équilibre entre oxydants (oxygène et ROS) et anti-oxydants (enzymes et protéines telles que le glutathion, la catalase ou les superoxyde dismutases) qui peut être dysfonctionnel [19]. La plupart du temps, la cellule est en capacité de lutter contre le stress oxydant et de favoriser sa survie mais, comme pour les précédents stress cellulaires évoqués, il arrive que la balance oxydants:anti-oxydants soit trop dérégulée pour que la cellule la corrige. Elle entrera alors dans des processus d’apoptose ou de nécrose [19, 20, 21].

Les plus connues des ROS sont le peroxyde d’hydogène (H202, aussi appelé eau oxygénée), les radicaux hydroxyl (OH•) et l’oxyde nitrique (NO•). Ils ont des origines variées, intra- ou extracellulaires. La plus grande source d’oxydants intracellulaires est notre mitochondrie et sa chaine respiratoire : lorsqu’elle produit de l’énergie, elle produit également des ROS qui sont généralement traitées grâce aux superoxyde dismutases. En plus de cette source intracellulaire, notre mode de vie influence grandement la génération de ROS. On retrouve parmi les causes externes, l’exposition prolongée aux UV, la pollution, les pesticides, le tabac, l’alcool, une alimentation déséquilibrée, trop de sport, le stress, ou encore une déficience nutritionnelle en un ou plusieurs antioxydants.

La réponse au stress oxydant allie une réponse spécifique et des mécanismes communs aux autres stress, comme l’activation de la synthèse de protéines chaperons [22] ou de NF-κB et p53 [23]. Il n’est pas encore très clair comment l’induction de l’apoptose a lieu mais il semblerait que l’H2O2 active un système appelé Fas-FasL, qui induirait à son tour l’activation des caspases [24]. NO•, quant à lui, semble être capable d’inactiver certaines enzymes anti-oxydantes telles que les superoxyde dismutase [25]. De manière intéressante, les ROS pourraient également activer un mécanisme de mort cellulaire différent, la nécrose. Cela se produit grâce à l’inactivation des caspases, des molécules normalement pro-apoptotiques et dont l’absence de stimulation va obliger la cellule à se tourner vers une autre forme de mort. L’engagement vers la nécrose peut également s’expliquer par une diminution d’ATP dans la cellule, inhérente à un dommage au niveau des mitochondries par un trop grand nombre d’oxydants [26]. Enfin, un dernier mode peut être enclenché, celui de l’autophagie, bien que les mécanismes y menant ne soit pas encore clairs [27].

stress cellulaire

Stress cellulaire et vieillissement

Parmi les stress que nous avons détaillés, nombreux sont ceux qui s’aggravent avec l’âge. En effet, beaucoup de maladies, notamment le diabète, les maladies neurodégénératives (Parkinson et Alzheimer en première ligne) ou les cancers, sont en partie causées par une dérégulation de la protéostasie et de l’équilibre oxydants:antioxydants (voir dossier causes du vieillissement). Il est, par exemple, prouvé que la synthèse de HSP augmente lorsque l’on vieillit [28] et qu’elle est souvent couplé à une dérégulation de l’expression de certains gènes via le système de signalisation de HSF1 qui fonctionne de moins en moins bien [29]. Globalement, le stress, en particulier oxydant, est intimement lié à l’inflammation (via la production de cytokines, comme NF-κB) et lorsqu’elle devient chronique, elle est associée à une augmentation des ROS. C’est une sorte de boucle qui s’auto-entretient et accélère notre vieillissement. Le stress cellulaire est donc à la fois une cause et une conséquence des pathologies cellulaires et du vieillissement.

Quelques définitions

Cytokines : ce sont des molécules synthétisées par nos cellules immunitaires qui permettent la communication entre les cellules. Elles sont souvent associées à l’inflammation car ce sont les actrices majeures de ce processus.

Protéines chaperons : ce sont de petites protéines dont le rôle est d’accompagner les protéines en cours de synthèse jusqu’à ce qu’elles acquièrent leur conformation finale. Elles empêchent également l’agrégation protéique.

Facteur de transcription : c’est une molécule qui va pouvoir se fixer sur des zones spécifiques de l’ADN, appelées promoteurs, qui régulent l’expression des gènes. Ils peuvent avoir un rôle activateur ou inhibiteur de la transcription.

Monomère/dimère/trimère protéique : lorsque les protéines se forment, pour arriver à leur fonction finale, elles ont parfois besoin de se lier entre elles. Lorsqu’elles sortent du réticulum, elles sont sous forme de monomère (c’est à dire une seule chaine peptidique qui forme une seule protéine). Dans le cytoplasme, elles peuvent ensuite se lier avec une, deux ou plusieurs protéines formant des dimères (deux chaines), des trimères (trois chaines)… On distingue les homodimères, qui sont l’association de deux protéines identiques, des hétérodimères, qui résultent de la liaison de deux isoformes d’une même protéine ou de deux protéines différentes.

Apoptose : c’est le mécanisme enclenchée par la cellule elle-même lorsqu’elle décide de mourir. On distingue l’apoptose de la nécrose par les voies de signalisation impliquées dans la mise en place du processus de mort cellulaire.

Autophagie : c’est le mécanisme par lequel une cellule est capable de se débarrasser de certains organites dysfonctionnels, en les digérant ou en les expulsant de son cytoplasme. Lorsque la cellule arrive à gérer ces dysfonctionnements, cette voie est pro-survie. En revanche, lorsqu’il y a trop d’organites qui ne marchent plus ou que l’autophagie n’est pas suffisante à les traiter, cette voie sera pro-mort.

Tout notre dossier Stress cellulaire et vieillissement :

Stress cellulaire et vieillissement, binôme obligatoire ?

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Bien que communément acquis par la communauté scientifique comme un facteur de risque et un déterminant de certaines maladies, beaucoup de questionnements subsistent vis à vis du stress cellulaire. Son rôle dans les pathologies liées au vieillissement et le vieillissement lui-même est toujours en cours d’étude.

Partie 1 : Les différents types de stress cellulaires

24206656442_4b68a7bf45_qQuand on parle de stress cellulaire, nous pouvons faire référence à beaucoup de mécanismes différents, des stress mécanique, toxique, chimique, thermique, osmotique, ionisant… tous participant au vieillissement de nos cellules.

Partie 2 : Les organites touchés par le stress cellulaire

5195893155_a7140e7f47_oLe stress cellulaire est transmis par différents organites dans nos cellules, notamment la mitochondrie, le réticulum et le noyau, pour ne citer qu’eux. Leurs réponses varient et peuvent donner deux options à la cellule stressée: survivre et s’adapter ou mourir.

Partie 3 : Comment maîtriser le stress cellulaire

6964655863_07889541b3_oAfin de ralentir le vieillissement de nos cellules, il est indispensable de maîtriser le stress cellulaire. Dans cette partie, nous ferons le tour des techniques et/ou médicaments actuellement plébiscités pour traiter le stress cellulaire sous toutes ses formes.

Références

[1] Simone Fulda, Adrienne M. Gorman, Osamu Hori, and Afshin Samali, “Cellular Stress Responses: Cell Survival and Cell Death,” International Journal of Cell Biology, vol. 2010, Article ID 214074, 23 pages.

[2]C. R. Weston and R. J. Davis, “The JNK signal transduction pathway,” Current Opinion in Cell Biology, vol. 19, no. 2, pp. 142–149, 2007.

[3] N. D. Perkins and T. D. Gilmore, “Good cop, bad cop: the different faces of NF-κB,” Cell Death and Differentiation, vol. 13, no. 5, pp. 759–772, 2006.

[4] S. Lindquist, “The heat-shock response,” Annual Review of Biochemistry, vol. 55, pp. 1151–1191, 1986.

[5] A. Samali and S. Orrenius, “Heat shock proteins: regulators of stress response and apoptosis,” Cell Stress and Chaperones, vol. 3, no. 4, pp. 228–236, 1998.

[6] A. Samali, C. I. Holmberg, L. Sistonen, and S. Orrenius, “Thermotolerance and cell death are distinct cellular responses to stress: dependence on heat shock proteins,” FEBS Letters, vol. 461, no. 3, pp. 306–310, 1999.

[7] G. C. Li and Z. Werb, “Correlation between synthesis of heat shock proteins and development of thermotolerance in Chinese hamster fibroblasts,” Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, vol. 79, no. 10, pp. 3218–3222, 1982.

[8] L. Pirkkala, P. Nykänen, and L. Sistonen, “Roles of the heat shock transcription factors in regulation of the heat shock response and beyond,” FASEB Journal, vol. 15, no. 7, pp. 1118–1131, 2001

[9] A. Shabtay and Z. Arad, “Reciprocal activation of HSF1 and HSF3 in brain and blood tissues: is redundancy developmentally related?” American Journal of Physiology, vol. 291, no. 3, pp. R566–R572, 2006.

[10] I. Shamovsky and E. Nudler, “New insights into the mechanism of heat shock response activation,” Cellular and Molecular Life Sciences, vol. 65, no. 6, pp. 855–861, 2008.

[11] F. U. Hartl and M. Hayer-Hartl, “Molecular chaperones in the cytosol: from nascent chain to folded protein,” Science, vol. 295, no. 5561, pp. 1852–1858, 2002.

[12] C. G. Concannon, A. M. Gorman, and A. Samali, “On the role of Hsp27 in regulating apoptosis,” Apoptosis, vol. 8, no. 1, pp. 61–70, 2003.

[13] J.-M. Bruey, C. Ducasse, P. Bonniaud et al., “Hsp27 negatively regulates cell death by interacting with cytochrome c,” Nature Cell Biology, vol. 2, no. 9, pp. 645–652, 2000.

[14] D. Chauhan, G. Li, T. Hideshima et al., “Hsp27 inhibits release of mitochondrial protein Smac in multiple myeloma cells and confers dexamethasone resistance,” Blood, vol. 102, no. 9, pp. 3379–3386, 2003.

[15] R. Steel, J. P. Doherty, K. Buzzard, N. Clemons, C. J. Hawkins, and R. L. Anderson, “Hsp72 inhibits apoptosis upstream of the mitochondria and not through interactions with Apaf-1,” Journal of Biological Chemistry, vol. 279, no. 49, pp. 51490–51499, 2004.

[16] M. Schröder and R. J. Kaufman, “The mammalian unfolded protein response,” Annual Review of Biochemistry, vol. 74, pp. 739–789, 2005.

[17] D. Ron and P. Walter, “Signal integration in the endoplasmic reticulum unfolded protein response,” Nature Reviews Molecular Cell Biology, vol. 8, no. 7, pp. 519–529, 2007.

[18] M. Christmann, M. T. Tomicic, W. P. Roos, and B. Kaina, “Mechanisms of human DNA repair: an update,” Toxicology, vol. 193, no. 1-2, pp. 3–34, 2003.

[19] D. Trachootham, W. Lu, M. A. Ogasawara, N. R.-D. Valle, and P. Huang, “Redox regulation of cell survival,” Antioxidants & Redox Signaling, vol. 10, no. 8, pp. 1343–1374, 2008.

[20] K. Niizuma, H. Endo, and P. H. Chan, “Oxidative stress and mitochondrial dysfunction as determinants of ischemic neuronal death and survival,” Journal of Neurochemistry, vol. 109, supplement 1, pp. 133–138, 2009.

[21] M. Genestra, “Oxyl radicals, redox-sensitive signalling cascades and antioxidants,” Cellular Signalling, vol. 19, no. 9, pp. 1807–1819, 2007.

[22] A. M. Gorman, B. Heavey, E. Creagh, T. G. Cotter, and A. Samali, “Antioxidant-mediated inhibition of the heat shock response leads to apoptosis,” FEBS Letters, vol. 445, no. 1, pp. 98–102, 1999.

[23] M. Meyer, R. Schreck, and P. A. Baeuerle, “H2O2 and antioxidants have opposite effects on activation of NF-kappa B and AP-1 in intact cells: AP-1 as secondary antioxidant-responsive factor,” EMBO Journal, vol. 12, no. 5, pp. 2005–2015, 1993.

[24] T. L. Denning, H. Takaishi, S. E. Crowe, I. Boldogh, A. Jevnikar, and P. B. Ernst, “Oxidative stress induces the expression of Fas and Fas ligand and apoptosis in murine intestinal epithelial cells,” Free Radical Biology & Medicine, vol. 33, no. 12, pp. 1641–1650, 2002.

[25] M. Asahi, J. Fujii, K. Suzuki et al., “Inactivation of glutathione peroxidase by nitric oxide. Implication for cytotoxicity,” Journal of Biological Chemistry, vol. 270, no. 36, pp. 21035–21039, 1995.

[26] M. Leist, B. Single, H. Naumann et al., “Inhibition of mitochondrial ATP generation by nitric oxide switches apoptosis to necrosis,” Experimental Cell Research, vol. 249, no. 2, pp. 396–403, 1999.

[27] R. Scherz-Shouval, E. Shvets, E. Fass, H. Shorer, L. Gil, and Z. Elazar, “Reactive oxygen species are essential for autophagy and specifically regulate the activity of Atg4,” EMBO Journal, vol. 26, no. 7, pp. 1749–1760, 2007.

[28] Macario AJ, Conway de Macario E, Sick chaperones, cellular stress, and disease, N Engl J Med. 2005 Oct 6; 353(14):1489-501.

[29] Sóti C, Csermely P, Molecular chaperones and the aging process. Biogerontology. 2000; 1(3):225-33.

Dr. Marion Tible

Marion Tible Long Long Life

Author/Reviewer

Auteure/Relectrice

Marion Tible has a PhD in cellular biology and physiopathology. Formerly a researcher in thematics varying from cardiology to neurodegenerative diseases, she is now part of Long Long Life team and is involved in scientific writing and anti-aging research.

More about the Long Long Life team

Marion Tible est docteur en biologie cellulaire et physiopathologie. Ancienne chercheuse dans des thématiques oscillant de la cardiologie aux maladies neurodégénératives, elle est aujourd’hui impliquée au sein de Long Long Life pour la rédaction scientifique et la recherche contre le vieillissement.

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Dr Guilhem Velvé Casquillas

guilhem velvé casquillas long long life profile longevity anti aging transhumanism

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Physics PhD, CEO NBIC Valley, CEO Long Long Life, CEO Elvesys Microfluidic Innovation Center

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Stress cellulaire et vieillissement : un binôme obligatoire ?

stress cellulaire

1001 façons d’agresser une cellule

Stress oxydant, hypoxique, thermique, chimique, osmotique, ionisant, génotoxique… autant de façons de stresser une cellule et la liste n’est même pas exhaustive ! Lorsque notre organisme est soumis à ces agressions, les cellules n’ont que deux options, s’adapter ou mourir.

Quand on parle d’adaptation, on fait référence à tous les mécanismes mis en place pour répondre à un stress. Par exemple, si une cellule est étirée (comme lors d’un effort physique), elle sera capable de modifier son cytosquelette (la structure qui maintient son anatomie) afin de ne pas se déchirer et revenir à sa forme initiale par la suite. Lors de stress pathologiques, comme l’exposition à des éléments toxiques, la cellule sera également capable d’augmenter sa capacité à traiter les déchets afin de répondre à cet événement. Ces processus d’adaptation vont parfois beaucoup plus loin que cela, allant jusqu’à modifier l’expression d’une protéine, la structure de l’ADN ou encore le métabolisme énergétique de la cellule.

En revanche, lorsque la cellule est débordée, qu’elle n’arrive plus à s’adapter pour faire face au stress auquel elle est soumis, elle pourra enclencher son apoptose, une mort cellulaire programmée, qui sera son ultime recours pour répondre aux agressions.

Au cours des 10 dernières années, l’étude du stress cellulaire a pris une place importante dans la recherche, tant en termes de pathologies que de vieillissement.

En effet, le stress oxydant est devenu une préoccupation première notamment dans les maladies cardiovasculaires et neurodégénératives ainsi que dans la mise en place des cancers, des pathologies largement liées au vieillissement et à la capacité de nos cellules à gérer le stress.

Quelles cibles pour le stress cellulaire ?

Il peut non seulement prendre plusieurs formes mais également cibler plusieurs organites : le noyau (le berceau de notre information génétique sous forme d’ADN), la mitochondrie (la machinerie énergétique de nos cellules) et le réticulum endoplasmique (l’endroit où la synthèse des protéines se déroule) sont ses cibles privilégiées, mais les peroxysomes (responsables d’une partie des modifications des lipides et des acides aminés ainsi que de la synthèse des espèces réactives de l’oxygène) ou la membrane cellulaire peuvent aussi être touchés.

Dans ce dossier, nous allons essayer de comprendre comment fonctionne le stress cellulaire, sous quelle forme il se manifeste, quels outils les cellules et les organites ont à leur disposition pour réagir et apporter des éléments de réponse quant à sa prévention et son rôle dans le vieillissement. Un vaste programme !

Tout notre dossier Stress cellulaire et vieillissement :

Stress cellulaire et vieillissement, binôme obligatoire ?

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Bien que communément acquis par la communauté scientifique comme un facteur de risque et un déterminant de certaines maladies, beaucoup de questionnements subsistent vis à vis du stress cellulaire. Son rôle dans les pathologies liées au vieillissement et le vieillissement lui-même est toujours en cours d’étude.

Partie 1 : Les différents types de stress cellulaires

24206656442_4b68a7bf45_qQuand on parle de stress cellulaire, nous pouvons faire référence à beaucoup de mécanismes différents, des stress mécanique, toxique, chimique, thermique, osmotique, ionisant… tous participant au vieillissement de nos cellules.

Partie 2 : Les organites touchés par le stress cellulaire

5195893155_a7140e7f47_oLe stress cellulaire est transmis par différents organites dans nos cellules, notamment la mitochondrie, le réticulum et le noyau, pour ne citer qu’eux. Leurs réponses varient et peuvent donner deux options à la cellule stressée: survivre et s’adapter ou mourir.

Partie 3 : Comment maîtriser le stress cellulaire

6964655863_07889541b3_oAfin de ralentir le vieillissement de nos cellules, il est indispensable de maîtriser le stress cellulaire. Dans cette partie, nous ferons le tour des techniques et/ou médicaments actuellement plébiscités pour traiter le stress cellulaire sous toutes ses formes.

Dr. Marion Tible

Marion Tible Long Long Life

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Aspirine : prévention anti-vieillissement

Fiche d'identité

De l’inflammation au cancer, tous les bienfaits de l’aspirine.

L’aspirine est un anti-inflammatoire non stéroidien (AINS) qui agit sur les cyclo-oxygénases (COX), des enzymes impliquées dans la synthèse et la régulation des prostaglandines, des molécules pro-inflammatoires très puissantes. Parallèlement, les COX sont responsables de l’agrégation plaquettaire, leur inhibition entrainant une fluidification du sang et une baisse de la survenue de caillots sanguins [1].

L’aspirine est l’anti-inflammatoire le plus prescrit, du fait du peu d’effets secondaires qu’entrainent sa prise et de son action anti-agrégante qui présente un intérêt préventif important dans les maladies cardiovasculaires. Récemment, plusieurs études se sont intéressées à son rôle dans les pathologies du vieillissement avec des résultats surprenants.

Intérêt
Preuve d'efficacité
Accessibilité

Chez Long Long Life, nous ne vendons pas ces produits car nous pensons que c’est le prix de la liberté. Nous ne sommes pas des intermédiaires de vente.

Puisque nous n’avons pas d’intérêt financier, nous pouvons vous dire toute la vérité sur les traitements développés à l’heure actuelle pour lutter contre le vieillissement et vous offrir la meilleure information possible.

Aspirine et vieillissement : une prévention multiple

Bien qu’étant sur le marché depuis plus de 100 ans, la communauté scientifique ne cesse de trouver de nouvelles utilisations à l’aspirine. Au-delà de sa capacité de prévention vis à vis des maladies cardiovasculaires, des accidents vasculaires et ses propriétés anti-inflammatoires, il semblerait qu’elle prévienne aussi un certain nombre de cancers [2] et retarde le vieillissement par la régulation de ses pathologies associées [3].

Une revue récente fait état d’une réduction de 63% pour le cancer du colon, 39% pour le cancer du sein, 36% pour le cancer du poumon et 39% pour le cancer de la prostate. Dans les cancers un peu moins fréquents, la prise journalière d’aspirine permettait une baisse de 73% du cancer de l’œsophage, 62% du cancer de l’estomac et 47% du cancer de l’ovaire [4]. Globalement, en considérant l’incidence des cancers et après trois ans de prise journalière minimum, le taux de cancers semble diminué de 7 à 25% chez une population saine ne présentant pas d’autres facteurs de risques [2, 4].

Mieux vieillir avec l’aspirine ?

Plusieurs mécanismes sont actuellement en cours d’étude afin de comprendre le rôle de l’aspirine dans la sénescence cellulaire, le vieillissement et la mise en place de cancers. Il apparait qu’elle pourrait agir de manière combinée via (a) l’inhibition des COX, (b) le recyclage des espèces réactives de l’oxygène (« ROS » ou pro-oxydants), (c) la régulation de la respiration mitochondriale entrainant une baisse de la synthèse de ROS, (d) la protection des télomères lors de la division cellulaire [3, 5] (voir dossier télomères).

Est-ce que ces effets bénéfiques de l’aspirine sont la somme de ses différents mécanismes d’action ou est-elle réellement une molécule capable de retarder le vieillissement ? La question reste encore débattue car, contrairement à son collègue anti-inflammatoire, l’Ibuprofen, qui semble augmenter jusqu’à 15% la durée de vie chez la levure [6], aucune étude n’a spécifiquement étudié l’effet de l’aspirine sur le vieillissement physiologique. On ne peut donc que spéculer sur son action anti-âge, bien que son rôle dans la prévention des cancers et maladies cardiovasculaires soit clairement établi.

  • Nombre de publications : plus de 1000
  • Molécule disponible : en vente libre
  • Mode d’administration : par voie orale
  • Posologie : entre 80 et 250 mg/jour en prévention

Anti-pyrétique : l’aspirine permet de lutter contre la fièvre.

Antalgique : l’aspirine est un anti-douleur efficace.

Anti-inflammatoire : l’aspirine est recommandée pour lutter contre les douleurs musculaires et articulaires (à forte dose).

A petites doses, l’aspirine est un des médicaments les plus anciens et les plus prescrits au monde. La communauté scientifique dispose donc d’un recul important sur son utilisation et peu de risques sont associés à la prise d’aspirine.

Cependant, la dose maximale recommandée est de 3 grammes par jour en trois prises étalées sur la journée. Du fait de son activité importante sur l’agrégation plaquettaire, il serait dangereux de dépasser ces doses sans risquer des saignements voire des hémorragies. Vous pouvez trouver une documentation sur les bénéfices/risques de la prise d’aspirine journalière sur ce site (en anglais).

Il ne faudra jamais prendre d’aspirine sans avis médical en cas d’antécédents d’ulcère ou d’anémie.

[1] https://www.drugs.com/monograph/aspirin.html

[2] J. Cuzick et al., Estimates of benefits and harms of prophylactic use of aspirin in the general population, Annals of Oncology, 2015, 26: 47–57

[3] Phillips T, Leeuwenburgh C. Lifelong aspirin supplementation as a means to extending life span. Rejuvenation Res. 2004;7(4):243-51

[4] Harris, R. E., Beebe-Donk, J., Doss, H., Doss, D. B.Aspirin, ibuprofen, and other non-steroidal anti-inflammatory drugs in cancer prevention: A critical review of non-selective COX-2 blockade (Review). Oncology Reports, 2005, 13;4 : 559-583.

[5] R.J. Shmookler Reis et al., Aspirin, the oldest new anti-aging drug, SENS5 conference

[6] Chong He, Scott K. Tsuchiyama et al., Enhanced Longevity by Ibuprofen, Conserved in Multiple Species, Occurs in Yeast through Inhibition of Tryptophan Import, PLOS Genetics, 2014, 18;10(12):e1004860.

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