Selon notre étude récemment publiée dans Biologie structurale et moléculaire de la nature.
Lorsque les cellules se préparent à se diviser, leur ADN est étroitement enroulé autour des protéines pour former des chromosomes qui fournissent la structure et le support du matériel génétique. Aux extrémités de ces chromosomes se trouvent des séquences répétitives d’ADN appelées télomères qui forment un capuchon protecteur pour éviter d’endommager le matériel génétique. Cependant, les télomères raccourcissent chaque fois qu’une cellule se divise. Cela signifie qu’à mesure que les cellules se divisent de plus en plus à mesure que vous vieillissez, vos télomères deviennent de plus en plus courts et plus susceptibles de perdre leur capacité à protéger votre ADN.
Les dommages au matériel génétique peuvent entraîner des mutations qui provoquent une division incontrôlable des cellules, entraînant un cancer. Les cellules évitent de devenir cancéreuses lorsque leurs télomères deviennent trop courts après s’être divisés trop de fois et accumulent potentiellement des dommages en cours de route, cependant, en entrant dans un état de zombie qui empêche les cellules de se diviser par un processus appelé sénescence cellulaire.
Parce qu’elles résistent à la mort, les cellules sénescentes – ou « zombies » – s’accumulent avec l’âge. Ils peuvent être bénéfiques pour la santé en favorisant la sénescence des cellules voisines risquant de devenir cancéreuses et en attirant les cellules immunitaires pour éliminer les cellules cancéreuses. Mais ils peuvent également contribuer à la maladie en altérant la cicatrisation des tissus et la fonction immunitaire, et en sécrétant des substances chimiques qui favorisent l’inflammation et la croissance tumorale.
Nous voulions savoir si des dommages directs aux télomères pouvaient être suffisants pour déclencher la sénescence et fabriquer des cellules zombies. Pour comprendre cela, nous devions limiter les dommages aux seuls télomères. Nous avons donc attaché une protéine aux télomères de cellules humaines cultivées en laboratoire. Ensuite, nous avons ajouté un colorant à la protéine qui la rend sensible à la lumière. Faire briller une lumière rouge lointaine (ou une lumière avec une longueur d’onde légèrement plus courte que la lumière infrarouge) sur les cellules incite la protéine à produire de l’oxygène radicaux libres – des molécules hautement réactives qui peuvent endommager l’ADN – directement au niveau des télomères, épargnant le reste du chromosome et la cellule.
Nous avons constaté que les dommages directs aux télomères étaient suffisants pour transformer les cellules en zombies, même lorsque ces capuchons protecteurs n’étaient pas raccourcis. La raison de cela, avons-nous découvert, était probablement le résultat de réplication de l’ADN perturbée au niveau des télomères qui rend les chromosomes encore plus sensibles aux dommages ou aux mutations.
Les télomères (verts) aux extrémités des chromosomes (bleus) endommagés par les radicaux libres se fragilisent (flèches vertes) et déclenchent la sénescence. Ryan Barnes/Laboratoire d’Opresko, CC BY-NC-ND
Pourquoi est-ce important
Les télomères raccourcissent naturellement avec l’âge. Ils limitent le nombre de fois qu’une cellule peut se diviser en signalant aux cellules de devenir des zombies lorsqu’elles atteignent une certaine longueur. Mais un excès de radicaux libres produits à la fois par des processus corporels normaux et par une exposition à des produits chimiques nocifs comme la pollution de l’air et la fumée de tabac peut entraîner une maladie appelée stress oxydatif qui peuvent accélérer le raccourcissement des télomères. Cela peut déclencher prématurément la sénescence et contribuer aux maladies liées à l’âge, y compris immunodéficience, maladie cardiovasculaire, maladie métabolique et cancer.
Notre étude révèle que les télomères servent non seulement de réveils qui indiquent une cellule divisée trop de fois, mais aussi de sonnettes d’alarme pour les niveaux nocifs de stress oxydatif. Le raccourcissement des télomères lié à l’âge n’est pas la seule chose qui déclenche la sénescence ; les dommages aux télomères sont également suffisants pour transformer une cellule en zombie.
Quelles autres recherches sont en cours
Les chercheurs étudient des traitements et des interventions qui peuvent protéger les télomères contre les dommages et prévenir l’accumulation de cellules zombies. Un certain nombre d’études chez la souris ont montré que l’élimination des cellules zombies peut favoriser un vieillissement sain en améliorant Fonction cognitive, masse musculaire et fonction et récupération de infections virales.
Les chercheurs développent également des médicaments appelés sénolytiques qui peuvent soit tuer les cellules zombies, soit les empêcher de se développer en premier lieu.
Et après
Cette étude se concentre sur les conséquences des dommages aux télomères dans les cellules en division active, comme les cellules rénales et cutanées. Nous examinons maintenant comment ces dommages se manifesteront dans les cellules qui ne se divisent pas, comme les neurones ou les cellules du muscle cardiaque. Alors que les chercheurs ont montré que les télomères des cellules et des tissus qui ne se divisent pas devenir plus dysfonctionnel avec l’âgeon ne sait pas pourquoi cela se produit alors que ces télomères ne devraient pas se raccourcir en premier lieu.
Patricia Opreskoprofesseur de santé environnementale et santé au travail, Université des sciences de la santé de Pittsburgh et Ryan BarnesChercheur postdoctoral en santé environnementale et santé au travail, Université des sciences de la santé de Pittsburgh
Cet article est republié de La conversation sous licence Creative Commons. Lis le article original.
