Comprendre comment le processus démarre peut indiquer de nouvelles directions dans la recherche sur le vieillissement


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  • De nombreuses maladies liées à l’âge partagent une caractéristique commune : les mitochondries des cellules commencent à mal fonctionner. Bien que la cause ne soit pas connue, les scientifiques du Buck Institute ont découvert un nouveau mécanisme expliquant comment les mitochondries commencent à mal tourner, ce qui ouvre de nouvelles portes aux chercheurs pour explorer comment commencer à résoudre le problème.

    « Maintenant que nous avons cette hypothèse différente sur la raison pour laquelle le dysfonctionnement mitochondrial se produit pendant le vieillissement et les maladies liées à l’âge, nous ouvrons une manière complètement différente de penser, de mesurer, d’atténuer et d’inverser ce processus », a déclaré Buck Fellow Chuankai (Kai) Zhou, PhD. , qui est l’auteur principal d’une étude publiée dans le numéro du 2 mars de eVieune revue de premier plan sur la recherche biomédicale créée par le Howard Hughes Medical Institute, la Max Planck Society et le Wellcome Trust.

    Les mitochondries sont communément appelées la « centrale » de la cellule, car les structures en forme de haricot fournissent les unités d’énergie dont chaque cellule a besoin pour fonctionner. Ils sont impliqués dans de nombreux processus critiques, notamment la réponse immunitaire, l’inflammation et le métabolisme.

    Le dysfonctionnement des mitochondries est impliqué dans la plupart des maladies chroniques, a déclaré Zhou, y compris les troubles neurodégénératifs, les maladies cardiovasculaires, le cancer, le diabète et l’obésité. Un nombre croissant de preuves indique que ce dysfonctionnement contribue au vieillissement en général.

    L’équipe de Zhou a voulu explorer les contributions de la « biogenèse mitochondriale » au dysfonctionnement des mitochondries au cours du vieillissement. La biogenèse mitochondriale est le processus cellulaire qui produit de nouvelles mitochondries. Il détermine à la fois la qualité et la quantité de mitochondries dans les cellules, qui déclinent toutes deux au cours du vieillissement normal. Au cours des deux dernières décennies, les scientifiques ont déjà décrit deux étapes majeures de la biogenèse mitochondriale : l’activation transcriptionnelle de la protéine mitochondriale dans le noyau cellulaire en réponse à des signaux nutritifs/métaboliques et l’importation de ces protéines mitochondriales nouvellement synthétisées du cytosol vers les mitochondries. Cependant, on ne savait pas comment ces deux étapes de la biogenèse mitochondriale se coordonnaient pour rationaliser la synthèse et l’importation des protéines mitochondriales. L’équipe de Zhou a découvert qu’une molécule réceptrice conservée à la surface des mitochondries appelée Tom70 pourrait être responsable de la coordination de ces deux étapes en régulant l’activité transcriptionnelle des protéines mitochondriales à l’intérieur du noyau.

    Tom70 est déjà connu pour faciliter l’importation de protéines mitochondriales nouvellement synthétisées. Cependant, a noté Zhou, la quantité de protéines créée doit être affinée pour répondre aux besoins et à la capacité d’importation des mitochondries, mais sans dépasser la production, de sorte que l’excès s’accumule dans la cellule, ce qui endommage les cellules et peut les tuer.

    Dans l’étude actuelle, son équipe a utilisé la levure comme modèle pour tester si Tom70 régule la biogenèse mitochondriale en coordonnant l’équilibre complexe entre la production de protéines destinées aux mitochondries et la vitesse à laquelle ces protéines peuvent être escortées dans les mitochondries. Ils ont trouvé que c’était le cas. Une fonction régulatrice similaire de Tom70 est conservée chez les mouches des fruits.

    Les deux processus de communication sur les besoins et l’absorption dans les mitochondries n’avaient pas été liés auparavant. « Notre recherche qui a révélé que la molécule Tom70 coordonne les deux aspects relie deux domaines d’étude distincts », a déclaré Zhou.

    Fait intéressant, ils ont découvert que Tom70 décline au cours du vieillissement, ce qui est associé à une biogenèse mitochondriale réduite. Des réductions similaires de Tom70 ont été observées précédemment chez les mouches des fruits et les rats âgés. L’équipe a ensuite montré que l’augmentation du niveau de Tom70 dans la levure retardait le dysfonctionnement mitochondrial et augmentait la durée de vie. Cette découverte correspond à ce que l’on savait depuis plus d’une décennie, à savoir que l’augmentation de Tom70 peut protéger les cellules humaines contre certaines maladies chroniques, telles que les maladies cardiovasculaires, mais les détails mécanistes n’étaient pas connus pour expliquer pourquoi cela s’est produit. « Nous avons découvert une nouvelle fonction pour cette protéine et nous fournissons un mécanisme sur la façon dont Tom70 peut faire de bonnes choses pour la cellule », a déclaré Zhou.

    Zhou a déclaré qu’il peut envisager un certain nombre de façons dont cette compréhension peut indiquer de nouvelles directions dans la recherche sur le vieillissement. Par exemple, la voie Tom70 est liée aux augmentations de la durée de vie observées avec la restriction calorique. « De plus, si notre hypothèse s’avère vraie, cela conduira naturellement à des produits, tels que des suppléments ou des médicaments. Cela prend juste du temps », a-t-il déclaré.

    Pour lui-même, Zhou a déclaré qu’il prévoyait de plonger plus profondément dans la génétique de la levure pour découvrir les spécificités du mécanisme, comme la façon dont Tom70 communique avec le noyau. « C’est la beauté de la recherche fondamentale, cela vous donne vraiment quelque chose à explorer qui n’existait pas auparavant », a-t-il déclaré. « Nous sommes enthousiasmés par la traduction, mais nous sommes encore plus enthousiasmés par quelque chose de tout nouveau, que personne ne connaissait auparavant. »

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