Que sont les « gènes sauteurs » et pourquoi ils peuvent jouer un rôle clé dans le ralentissement du vieillissement

Il y a près de cent ans, la scientifique américaine Barbara McClintock a révolutionné la façon dont nous comprenons les gènes et l'ADN.

Les chromosomes, a-t-il déduit de l'étude du maïs, ne constituaient pas des chaînes d'informations fixes et stables, mais contenaient plutôt des morceaux d'ADN qui sautaient d'un côté à l'autre.

Ces « gènes sauteurs » ou éléments transposables, également appelés transposons, sont essentiels pour comprendre par exemple des maladies complexes comme le cancer ou certaines maladies dégénératives neurologiques.

Bien qu’ils aient été décrits pour la première fois à la fin des années 1920 par McClintock, la communauté scientifique n’a connu – ou n’a voulu ? – voir leur importance que des décennies plus tard, et le cytogénéticien a finalement reçu le prix Nobel de médecine en 1983.

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Aujourd’hui, une nouvelle étude menée par des scientifiques de l’Université Eötvös Loránd (ELTE) en Hongrie a révélé comment ces « gènes sauteurs » affectent le vieillissement, ainsi que les méthodes possibles pour le ralentir ou le ralentir.

Lorsque ces transposons bougent trop, et cela se produit davantage au cours de la vie adulte, ils déstabilisent le code génétique, et cela peut être une des raisons du vieillissement, concluent-ils.

Que sont les « gènes sauteurs » ?

Les transposons sont des morceaux d'ADN qui ont la capacité d'être retirés d'une zone du génome et de se déplacer vers un nouvel emplacement . Ces éléments peuvent se copier pour se déplacer vers d’autres zones de l’ADN.

"Ils peuvent passer d'un fragment d'ADN à un autre, ce qui signifie essentiellement qu'ils peuvent également altérer le fonctionnement d'autres gènes s'ils sont insérés dans une position malheureuse", explique Nazif Alic, professeur de génétique, évolution et environnement à BBC Mundo. Collège universitaire de Londres (UCL).

Les génomes animaux contiennent généralement plusieurs copies de ces éléments.

« Certains d’entre eux n’ont plus la capacité de sauter. Ils sont, à certains égards, imparfaits. Mais ceux qui peuvent le faire peuvent sauter et entrer dans n’importe quel gène, donc, essentiellement, ils peuvent modifier n’importe quel gène », ajoute Alic.

Ces altérations sont généralement néfastes .

Dans les organismes multicellulaires, il existe deux principaux types de cellules. D'une part, il y a les lignées germinales, également appelées lignées germinales, qui sont les lignées reproductrices, celles qui donneront naissance aux spermatozoïdes et aux ovules et, par conséquent, seront chargées de transmettre le matériel génétique aux enfants.

Et d’autre part, il y a les cellules somatiques, qui sont celles qui constituent la croissance des tissus et des organes chez les êtres vivants multicellulaires.

Heureusement, les « gènes sauteurs » sont pratiquement inhibés dans les cellules germinales, de sorte que ces mutations ne sont pas transmises à la progéniture.

Exceptionnellement, cependant, certains peuvent se déplacer lors de la formation de cellules reproductrices, s’intégrant à l’intérieur de certains gènes et modifiant leur expression, ce que l’on appelle une « mutation de novo ».

Cela provoque "certaines maladies comme certains cas d' hémophilie ou de leucémie, de cancer du côlon ou du sein, et certains troubles dégénératifs neurologiques provoqués par leur intégration dans des gènes clés des cellules somatiques adultes", écrit le biologiste Manuel Peinado Lorca, professeur émérite de l'Université de Alcalá de Henares, dans « La Conversation ».

Quel est son lien avec le vieillissement ?

Les chercheurs Ádám Sturm et Tibor Vellai, de l'université Eötvös Loránd, en Hongrie, sont parvenus à établir un lien entre ces transposons ou « gènes sauteurs » et le vieillissement. Leur étude a été publiée par la revue « Nature Communications ».

Les scientifiques ont identifié un processus spécifique, appelé voie Piwi-piRNA , qui aide à contrôler ou à faire taire les transposons.

Comme ils ont pu le vérifier, ce processus fonctionne dans certains types de cellules qui ne vieillissent pas, comme les cellules souches cancéreuses, ainsi que chez un animal aussi énigmatique que fascinant, celui que l'on appelle la « méduse immortelle » ( Turritopsis dohrnii ).

Dans leur étude, des chercheurs de l'université hongroise ont mené des expériences avec Caenorhabditis elegans , un type de ver d'environ 1 mm de long couramment utilisé dans les expériences sur le vieillissement, les études sur les maladies liées à l'âge et les mécanismes de longévité.

En stimulant la voie Piwi-piRNA chez le ver, celui-ci a vécu beaucoup plus longtemps.

Sturm et Vellai avaient déjà théorisé dans deux précédentes études publiées en 2015 et 2017 sur la relation entre ce mécanisme et le concept d'immortalité biologique. Ils ont maintenant réussi à le tester expérimentalement.

Les chercheurs ont utilisé diverses techniques pour réduire au silence l’activité des gènes sauteurs.

Lorsqu'ils ont fait cela avec des transposons spécifiques dans les vers, les animaux ont montré des signes de vieillissement plus lent. Et plus encore : lorsqu’ils contrôlaient plusieurs transposons à la fois, les effets de cette prolongation de la durée de vie s’additionnaient.

L'expérience montre un avantage significatif en termes d'allongement de la durée de vie, a expliqué Ádám Surm, l'un des auteurs de l'étude, et "cela ouvre la porte à d'innombrables applications potentielles dans le monde de la médecine et de la biologie".

De plus, l’étude a révélé des changements épigénétiques (des modifications génétiques qui affectent l’activité des gènes sans changer la séquence d’ADN) dans l’ADN des vers à mesure qu’ils vieillissent, en particulier dans les transposons ou les gènes sauteurs.

L'analyse de ces changements, selon Tibo Vellai, pourrait constituer une méthode "pour déterminer l'âge à partir de l'ADN, en fournissant une horloge biologique précise ".

Ainsi, en comprenant mieux les « gènes sauteurs » et les voies qui les contrôlent, les scientifiques pourraient trouver de nouvelles façons de prolonger la vie et d’améliorer la santé au cours des dernières années.

"Dans le domaine du vieillissement, nous savons depuis un certain temps que les transposons semblent s'activer lorsque les animaux vieillissent, mais jusqu'à présent, peu d'études ont tenté de voir si cela était directement lié au vieillissement", explique Nazif à la BBC. Monde.Alic.

Cependant, ce n’est pas parce que quelque chose se produit davantage avec l’âge que c’est ce qui cause réellement le vieillissement. Cela pourrait simplement être le résultat du vieillissement lui-même , avance Alic.

Pour différencier la causalité de la simple corrélation, les chercheurs réalisent des expériences dans lesquelles ils empêchent quelque chose de se produire, pour voir si cela prolonge réellement la durée de vie d'un organisme modèle particulier.

D’autres études avaient déjà tenté de désactiver les gènes sauteurs, « mais elles ne l’ont pas nécessairement fait de manière aussi spécifique et peut-être aussi concluante que cette étude », explique le chercheur de l’UCL.

La science étudie également d’autres moyens de mettre un terme à l’usure qui se produit avec l’âge.

En plus de promouvoir l’exercice physique et une alimentation saine, qui contribuent à la combattre, il existe des sociétés pharmaceutiques qui recherchent des formules pour tuer les cellules sénescentes, et des laboratoires qui se concentrent sur le rajeunissement cellulaire grâce à la reprogrammation transcriptionnelle des cellules.

"Pour autant que je sache, aucun de ces travaux n'a encore atteint la clinique, donc je pense que c'est encore un domaine qui a beaucoup de potentiel ", conclut Alic.