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 tronçons répétitifs d’ADN appelés télomères, qui forment un capuchon protecteur pour éviter d’endommager le matériel génétique.
Cependant, les télomères raccourcissent à chaque division cellulaire. Cela signifie qu’à mesure que les cellules se divisent de plus en plus à mesure que vous vieillissez, vos télomères deviennent 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 divisées trop souvent et peuvent subir des dommages en cours de route, mais en entrant dans un état de type zombie qui empêche les cellules de se diviser par un processus appelé sénescence cellulaire.
Parce qu’elles sont résistantes à la mort, les cellules sénescentes ou « zombies » s’accumulent avec l’âge. Ils peuvent être bénéfiques pour la santé en favorisant le vieillissement des cellules voisines à risque de cancer 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 suffire à provoquer le vieillissement et à créer des cellules zombies. Pour le savoir, nous avons dû limiter les dégâts aux seuls télomères.
Nous avons donc attaché une protéine aux télomères de cellules humaines cultivées en laboratoire. Nous avons ensuite ajouté un colorant à la protéine qui la rend sensible à la lumière.
En faisant briller une lumière rouge lointaine (ou une lumière avec une longueur d’onde légèrement plus courte que la lumière infrarouge) sur les cellules, la protéine produit des radicaux libres d’oxygène – des molécules hautement réactives qui peuvent endommager l’ADN – directement au niveau des télomères, détruisant 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 si ces capuchons protecteurs n’étaient pas raccourcis. Nous avons découvert que la raison en était probablement le résultat d’une réplication perturbée de l’ADN au niveau des télomères, rendant les chromosomes encore plus sensibles aux dommages ou aux mutations.
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 les processus corporels normaux et l’exposition à des produits chimiques nocifs tels que la pollution de l’air et la fumée de tabac peut entraîner une condition appelée stress oxydatif, qui peut accélérer le raccourcissement des télomères.
Cela peut provoquer un vieillissement prématuré et contribuer aux maladies liées à l’âge, notamment les déficits immunitaires, les maladies cardiovasculaires, les maladies métaboliques et le cancer.
Nos recherches montrent que les télomères servent non seulement de réveil qu’une cellule s’est trop souvent divisée, mais aussi d’alarme pour les niveaux nocifs de stress oxydatif. Le raccourcissement des télomères lié à l’âge n’est pas la seule cause du vieillissement ; les dommages causés par les télomères suffisent également à 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 la fonction cognitive, la masse et la fonction musculaires et la guérison des infections virales.
Les chercheurs développent également des médicaments appelés sénolytiques qui peuvent tuer les cellules zombies ou les empêcher de se développer.
Et après
Cette recherche se concentre sur les conséquences des dommages aux télomères dans les cellules en division active, telles que les cellules rénales et cutanées. Nous examinons maintenant comment ces dommages se développeront 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 deviennent dysfonctionnels avec l’âge, on ne sait pas pourquoi cela se produit si ces télomères n’étaient pas censés se raccourcir en premier lieu.
Patricia Opresko, professeur de santé environnementale et professionnelle, Université des sciences de la santé de Pittsburgh et Ryan Barnes, chercheur postdoctoral en santé environnementale et professionnelle, Université des sciences de la santé de Pittsburgh.
Cet article est republié de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lire l’article d’origine.
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