Les scientifiques inversent le vieillissement des cellules humaines de 30 ans

C’est le rêve des femmes – et des hommes – depuis des siècles. Maintenant, les scientifiques disent qu’ils ont trouvé un moyen d’inverser le processus de vieillissement de la peau humaine.

Des chercheurs de Cambridge révèlent qu’ils ont reprogrammé des cellules cutanées de personnes âgées de 38 et 53 ans pour les rendre « plus jeunes » de 30 ans.

Le procédé rembobine l’horloge de vieillissement plus loin que les procédés de reprogrammation précédents sans endommager les cellules.

Les chercheurs disent qu’ils sont même capables de restaurer en partie des fonctions qui ont été perdues dans les cellules plus anciennes.

Bien que la recherche en soit encore à ses débuts, les découvertes pourraient éventuellement révolutionner la médecine régénérative, surtout si elle peut être reproduite dans d’autres types de cellules et d’autres tissus du corps, affirment les chercheurs.

Lors d’expériences, les cellules vieillissantes avaient retrouvé des marqueurs caractéristiques des cellules de la peau qui produisent du collagène, une molécule présente dans les os, les tendons et les ligaments de la peau, qui aide à structurer les tissus et à cicatriser les plaies. Ici, le rouge montre la production de collagène par les cellules de la peau appelées fibroblastes

Pictiare des images de fibroblastes, qui sont des cellules présentes dans notre peau.

Les cellules changent temporairement de forme pendant la reprogrammation transitoire. Cette image montre une cellule individuelle avec un marqueur de surface de fibroblaste en vert

Dans les expériences, les cellules vieillissantes sont devenus plus comme des cellules cutanées appelées fibroblastes qui produisent du collagène, une protéine qui maintient le corps ensemble et le maintient fort.

Le nombre de fibroblastes dans la peau humaine diminue progressivement avec l’âge. Ces cellules se ratatinent également à mesure que nous vieillissons.

Les nouvelles découvertes pourraient conduire à une approche ciblée pour le traitement du vieillissement, qui pourrait “révolutionner” la médecine régénérative, selon les chercheurs.

La nouvelle recherche a été menée au Babraham Institute, un institut de recherche en sciences de la vie à Cambridge, et publiée dans la revue eLife.

«Nos résultats représentent un grand pas en avant dans notre compréhension de la reprogrammation cellulaire», a déclaré le Dr Diljeet Gill de l’Institut Babraham.

«Nous avons prouvé que les cellules peuvent être rajeunies sans perdre leur fonction et que le rajeunissement vise à restaurer certaines fonctions des vieilles cellules.

“Le fait que nous ayons également observé une inversion des indicateurs de vieillissement dans les gènes associés aux maladies est particulièrement prometteur pour l’avenir de ces travaux.”

À mesure que les gens vieillissent, la capacité de leurs cellules à fonctionner diminue et le génome – leur empreinte ADN – accumule les signes du vieillissement.

La biologie régénérative vise à réparer ou à remplacer les cellules, y compris les anciennes.

L’un des outils les plus importants de la biologie régénérative est notre capacité à créer des cellules souches «induites».

Cependant, ce processus efface essentiellement les cellules de leur fonction et leur donne le potentiel de devenir n’importe quel type de cellule.

Le travail découle à l’origine du travail effectué à l’Institut Roslin d’Édimbourg dans les années 1990 pour prendre une cellule mammaire prélevée sur un mouton de six ans dans un embryon.

Ce projet a conduit à la création de Dolly la brebis, le premier mammifère cloné à partir d’une cellule somatique adulte.

La création de Dolly a montré que les gènes du noyau d’une cellule mature sont toujours capables de revenir à un état totipotent embryonnaire, ce qui signifie que la cellule peut se diviser pour produire toutes les cellules différentes d’un animal.

Dolly la brebis (photo) est née à l'Institut Roslin d'Édimbourg en juillet 1996. Elle a été créée à partir d'une cellule mammaire prélevée sur une brebis de six ans.

Dolly la brebis (photo) est née à l’Institut Roslin d’Édimbourg en juillet 1996. Elle a été créée à partir d’une cellule mammaire prélevée sur une brebis de six ans.

ÉPIGÉNÉTIQUE ET FACTEURS YAMANAKA

À mesure que les organismes vieillissent, chaque cellule de leur corps porte une horloge moléculaire qui enregistre le passage du temps.

Les cellules isolées de personnes âgées ou d’animaux ont des schémas chimiques différents le long de leur ADN – appelés marqueurs épigénétiques – par rapport aux personnes plus jeunes.

Les scientifiques savent que l’ajout d’un mélange de quatre molécules de reprogrammation aux cellules (les facteurs de transcription Yamanaka ; Oct4, Sox2, Klf4 et cMyc) peut réinitialiser ces marques épigénétiques à leurs modèles d’origine.

Cela a ouvert la voie à un scientifique lauréat du prix Nobel, le Dr Shinya Yamanaka, qui, en 2007, a été le premier scientifique à transformer des cellules normales, qui ont une fonction spécifique, en cellules souches qui ont la capacité spéciale de se développer en n’importe quel type de cellule.

Cette méthode, appelée IPS, prend environ 50 jours en utilisant quatre molécules clés appelées facteurs de transcription Yamanaka – Oct4, Sox2, Klf4 et cMyc.

La nouvelle méthode de l’Institut Babraham, appelée “reprogrammation transitoire de la phase de maturation”, expose les cellules aux facteurs Yamanaka pendant seulement 13 jours, au lieu de 50.

À ce stade, les cellules ne s’étaient pas transformées en cellules souches embryonnaires, mais avaient « rajeuni » comme si elles avaient 30 ans de moins.

Les cellules partiellement reprogrammées ont eu le temps de se développer dans des conditions normales, pour observer si leur fonction cellulaire spécifique de la peau est revenue.

L’analyse du génome a montré que les cellules avaient retrouvé des marqueurs caractéristiques des cellules de la peau (fibroblastes), ce qui a été confirmé par l’observation de la production de collagène dans les cellules reprogrammées.

Pour montrer que les cellules avaient été rajeunies, les chercheurs ont cherché des changements dans les caractéristiques du vieillissement.

La recherche implique ce que l'on appelle les facteurs de transcription Yamanaka, du nom du scientifique japonais lauréat du prix Nobel, le Dr Shinya Yamanaka (photo)

La recherche implique ce que l’on appelle les facteurs de transcription Yamanaka, du nom du scientifique japonais lauréat du prix Nobel, le Dr Shinya Yamanaka (photo)

Les chercheurs ont examiné plusieurs mesures de l’âge cellulaire. Le premier est l’horloge épigénétique, où les étiquettes chimiques présentes dans tout le génome indiquent l’âge.

CELLULES SOUCHES : EMBRYONNAIRES ET ADULTES

Les cellules souches sont des cellules humaines spéciales qui ont la capacité de se développer en de nombreux types de cellules différents, des cellules musculaires aux cellules cérébrales.

Dans certains cas, ils ont également la capacité de réparer les tissus endommagés.

Les cellules souches sont divisées en deux formes principales – les cellules souches embryonnaires et les cellules souches adultes.

Les cellules souches embryonnaires peuvent devenir tous les types de cellules du corps parce qu’elles sont pluripotentes – elles peuvent donner naissance à de nombreux types de cellules différents.

Les cellules souches adultes se trouvent dans la plupart des tissus adultes, tels que la moelle osseuse ou la graisse, mais ont une capacité plus limitée à donner naissance à diverses cellules du corps.

Pendant ce temps, les cellules souches pluripotentes induites (iPSC) sont des cellules adultes qui ont été génétiquement reprogrammées pour ressembler davantage à des cellules souches embryonnaires.

Le second est le transcriptome, toutes les lectures de gènes produites par la cellule.

Selon ces deux mesures, les cellules reprogrammées correspondaient au profil des cellules qui avaient 30 ans de moins que les ensembles de données de référence, selon l’équipe.

La technique ne peut pas être immédiatement transposée en milieu clinique car l’IPS augmente le risque de cancers.

Pour le moment, les prochaines étapes de la recherche consistent à comprendre le mécanisme précis qui a permis cette reprogrammation partielle, mais à terme, il pourrait être utilisé pour des thérapies cellulaires dans des situations où l’âge des cellules fait une différence, comme dans la cicatrisation cutanée des brûlures. .

Les applications potentielles de cette technique dépendent non seulement du fait que les cellules paraissent plus jeunes, mais fonctionnent également comme des cellules jeunes.

Les fibroblastes produisent du collagène, une molécule présente dans les os, les tendons de la peau et les ligaments, qui aide à structurer les tissus et à cicatriser les plaies.

Les fibroblastes rajeunis ont produit plus de protéines de collagène que les cellules témoins qui n’ont pas subi le processus de reprogrammation, ont découvert les chercheurs de l’Institut Babraham.

Les fibroblastes se déplacent également dans des zones qui doivent être réparées, de sorte que les chercheurs ont testé les cellules partiellement rajeunies en créant une coupe artificielle dans une couche de cellules dans un plat.

Ils ont découvert que leurs fibroblastes traités se déplaçaient plus rapidement dans l’espace que les cellules plus âgées – un signe prometteur qu’un jour pourrait être utilisé pour créer des cellules qui cicatrisent mieux les plaies.

Les chercheurs veulent également voir si la nouvelle méthode fonctionnera sur d’autres tissus tels que les muscles, le foie et les cellules sanguines.

A l’avenir, ces recherches pourraient également ouvrir d’autres possibilités thérapeutiques ; les chercheurs ont observé que leur méthode avait également un effet sur d’autres gènes liés aux maladies et symptômes liés à l’âge.

Le gène APBA2, associé à la maladie d’Alzheimer, et le gène MAF jouant un rôle dans le développement de la cataracte, ont tous deux montré des changements vers les niveaux de transcription des jeunes.

Les nouvelles découvertes pourraient conduire à une approche ciblée pour le traitement du vieillissement, qui pourrait «révolutionner» la médecine régénérative (fichier photo)

Les nouvelles découvertes pourraient conduire à une approche ciblée pour le traitement du vieillissement, qui pourrait «révolutionner» la médecine régénérative (fichier photo)

Le mécanisme derrière la reprogrammation transitoire réussie n’est pas encore entièrement compris et constitue la prochaine pièce du puzzle à explorer.

Les chercheurs pensent que des zones clés du génome impliquées dans la formation de l’identité cellulaire pourraient échapper au processus de reprogrammation.

Le professeur Wolf Reik, chef de groupe du programme de recherche en épigénétique qui a récemment pris la tête de l’institut Altos Labs de Cambridge, a déclaré: «Ce travail a des implications très intéressantes.

Finalement, nous pourrons peut-être identifier les gènes qui rajeunissent sans reprogrammation, et cibler spécifiquement ceux qui réduisent les effets du vieillissement.

“Cette approche est prometteuse pour des découvertes précieuses qui pourraient ouvrir un horizon thérapeutique incroyable.”

Le professeur Reik a déclaré à la BBC que le concept d’un élixir de jouvence ou d’une pilule anti-âge n’est pas complètement tiré par les cheveux.

“La technique a été appliquée à des souris génétiquement modifiées et il y a des signes de rajeunissement”, a-t-il déclaré.

“Une étude a montré des signes de pancréas rajeuni, ce qui est intéressant pour son potentiel à lutter contre le diabète.”

GÈNES, GÉNOMES ET ADN : UN APERÇU

Gène: une courte section d’ADN

Chromosome: un paquet de gènes et d’autres morceaux d’ADN et de protéines

Génome: ensemble complet d’ADN d’un organisme

ADN: Acide désoxyribonucléique – une longue molécule qui contient un code génétique unique

Votre génome est les instructions pour vous fabriquer et vous maintenir. Il est écrit dans un code chimique appelé ADN. Tous les êtres vivants – plantes, bactéries, virus et animaux – ont un génome.

Votre génome est l’ensemble des 3,2 milliards de lettres de votre ADN. Il contient environ 20 000 gènes.

Les gènes sont les instructions pour fabriquer les protéines dont notre corps est construit – de la kératine dans les cheveux et les ongles aux protéines d’anticorps qui combattent l’infection.

Source : Genomics England / Votre génome / Recherche sur le cancer

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