Remonter l'horloge pour les cellules vieillissantes

Le retour des cellules de la peau des personnes atteintes d'une maladie de vieillissement prématuré à un état plus embryonnaire semble surmonter le défaut moléculaire de ces cellules. Les personnes atteintes de la maladie ont des télomères anormalement courts, un segment d'ADN répétitif qui recouvre les chromosomes et se rétrécit à chaque division cellulaire, même chez les personnes en bonne santé.

Cellules vieillissantes : La reprogrammation des cellules de la peau de patients atteints d'une maladie de vieillissement prématuré semble allonger les télomères (vert), séquences d'ADN répétitives qui recouvrent les chromosomes (bleu). La longueur des télomères est une mesure du vieillissement cellulaire et détermine combien de fois une cellule peut se diviser.

Des chercheurs de l'Hôpital pour enfants de Boston ont découvert que la reprogrammation des cellules de la peau, à l'aide de la technologie des cellules souches pluripotentes induites, allongeait les télomères des cellules. Le processus de reprogrammation a activé l'enzyme télomérase, qui est responsable du maintien des télomères. La recherche a été publiée aujourd'hui dans la version en ligne de la revue La nature .

La recherche s'ajoute aux résultats précédents suggérant que l'amélioration de l'activité de l'enzyme télomérase pourrait bénéficier aux patients atteints de troubles du vieillissement prématuré. L'étude fournit également un nouvel outil pour étudier la télomérase, une enzyme d'un grand intérêt pour les scientifiques travaillant à la fois sur le vieillissement et le cancer. On pense que le raccourcissement des télomères au cours de la vie est lié au vieillissement. Et une activation anormale de la télomérase dans les cellules cancéreuses leur permet de proliférer de manière incontrôlable. Alors que les scientifiques savaient déjà que la reprogrammation pouvait allonger les télomères dans les cellules de personnes en bonne santé, il n'était pas clair si la même chose pouvait se produire dans les cellules dont la télomérase était défectueuse.

La télomérase est plus active dans les cellules souches, permettant à ces cellules de maintenir leur longueur de télomères et de se diviser indéfiniment. Les télomères des cellules différenciées, telles que les cellules de la peau, se raccourcissent à chaque division cellulaire, limitant leur durée de vie. (La découverte de l'enzyme dans les années 1980 a reçu le prix Nobel de physiologie ou médecine l'année dernière.)

Les personnes atteintes d'une maladie de vieillissement prématuré appelée dyskératose congénitale ont souvent des défauts génétiques dans l'un des trois composants de la télomérase, produisant une série d'anomalies, notamment au niveau de la peau, du sang et du tractus gastro-intestinal. Le défaut le plus mortel est l'incapacité de reconstituer les différents types de cellules sanguines, entraînant une mort prématurée par infection ou hémorragie. Nous savons que les cellules de ces patients se développent très mal en culture par rapport aux cellules normales, explique Inderjeet Dokal , un médecin de Barts et de la London School of Medicine and Dentistry, à Londres, qui a identifié les premiers gènes à l'origine de la maladie mais n'a pas été impliqué dans la nouvelle recherche. La maladie, assez rare, est devenue d'un intérêt plus large grâce à un intérêt croissant pour la science des télomères et leur rôle dans le vieillissement.

Dans la nouvelle étude, Suneet Agarwal , médecin et chercheur à l'hôpital pour enfants, et ses collaborateurs ont prélevé des cellules de peau de trois patients atteints de la maladie et ont génétiquement modifié les cellules pour exprimer un ensemble de gènes qui déclenchent la reprogrammation, ramenant les cellules à un état embryonnaire. Ils ont été surpris de constater que les cellules reprogrammées se sont développées et divisées, leurs télomères s'allongeant avec les divisions ultérieures.

Ils montrent qu'ils peuvent rajeunir les cellules, dit Lorenz Studer , médecin et scientifique au Memorial Sloan-Kettering Cancer Center, à New York, qui n'a pas participé à la recherche. Le défaut de l'enzyme télomérase semble être réprimé ou ignoré lors de la reprogrammation, ce qui explique probablement pourquoi les patients se portent raisonnablement bien dans les premiers stades de la vie, dit-il. Les patients ont toujours la même mutation que ce soit dans la [cellule de la peau] ou la cellule iPS, mais la mutation ne se manifeste que dans la cellule différenciée.

Les chercheurs ont découvert que la reprogrammation semblait activer un composant spécifique de l'enzyme télomérase, une découverte qu'ils espèrent utiliser pour développer de nouveaux traitements pour cette maladie et d'autres maladies liées à la télomérase. Agarwal espère rechercher des médicaments qui stimulent l'enzyme.

Cette maladie est un cas idéal pour l'application clinique des cellules souches adultes rajeunies par les télomères ou des thérapies cellulaires iPS, car le défaut principal du déficit en télomérase n'a pas besoin d'être corrigé si la fonction de la télomérase peut être temporairement stimulée suffisamment pour allonger les télomères, a écrit Kathleen Collins , biologiste à l'Université de Californie à Berkeley, dans un e-mail. Ce travail montre que l'état iPS fait exactement cela.

Les résultats sont un exemple précoce du potentiel de la reprogrammation cellulaire pluripotente induite, une technologie développée pour la première fois en 2007 comme outil d'étude des maladies humaines. La technique, dans laquelle le génie génétique ou des produits chimiques sont utilisés pour activer des gènes normalement exprimés dans les cellules embryonnaires, permet aux scientifiques de créer des cellules souches à partir de patients atteints de différentes maladies. L'espoir est que la différenciation de ces cellules dans le type cellulaire affecté par la maladie permettra aux chercheurs d'étudier les mécanismes moléculaires qui la provoquent.

Studer souligne que la nouvelle recherche pourrait faire la lumière sur la façon dont l'âge ou l'état des télomères d'une cellule pourrait affecter la façon dont elle manifeste une maladie particulière. Par exemple, il n'est pas encore clair si les cellules dérivées de patients atteints d'une maladie liée à l'âge, telle que la maladie de Parkinson ou la maladie d'Alzheimer, présenteront des signes de la maladie peu de temps après la reprogrammation, ou si les cellules doivent vieillir - en passant par un certain nombre de divisions cellulaires - pour refléter plus précisément les maladies liées à l'âge.

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