Les vieilles cellules souches musculaires peuvent redevenir jeunes, mais il y a un piège

Une nouvelle étude de l’UCLA, menée sur des souris, a révélé que les cellules souches musculaires vieillissantes accumulent des niveaux élevés d’une protéine qui ralentit leur capacité à entrer en action et à réparer les tissus endommagés. Dans le même temps, cette protéine semble aider les cellules à supporter les conditions difficiles rencontrées dans le vieillissement musculaire.

La recherche, publiée dans la revue Sciencesuggère que certains changements biologiques liés au vieillissement ne sont peut-être pas de simples signes de déclin. Au lieu de cela, ils peuvent servir d’adaptations protectrices qui aident les cellules à survivre.

“Cela nous a conduit à une nouvelle façon de penser le vieillissement”, a déclaré le Dr Thomas Rando, auteur principal de l’étude et directeur du centre Eli et Edythe Broad de médecine régénérative et de recherche sur les cellules souches à l’UCLA.

“C’est contre-intuitif, mais les cellules souches qui survivent au vieillissement sont peut-être en fait les moins fonctionnelles. Elles survivent non pas parce qu’elles sont les meilleures dans leur travail, mais parce qu’elles sont les meilleures pour survivre. Cela nous donne une perspective complètement différente pour comprendre pourquoi les tissus diminuent avec l’âge.”

Protéine liée à une réparation musculaire plus lente

Les chercheurs, dirigés par les chercheurs postdoctoraux Jengmin Kang et Daniel Benjamin, ont comparé les cellules souches musculaires prélevées sur des souris jeunes et âgées. Ils ont découvert que les niveaux d’une protéine connue sous le nom de NDRG1 augmentaient considérablement avec l’âge, atteignant des concentrations 3,5 fois plus élevées dans les cellules plus âgées.

NDRG1 fonctionne comme un frein à l’intérieur de la cellule. Il supprime une voie de signalisation appelée mTOR, qui contribue normalement à l’activation et à la croissance des cellules.

Pour déterminer si NDRG1 contribuait à une récupération musculaire plus lente, les scientifiques ont étudié des souris qui avaient vieilli naturellement jusqu’à environ l’équivalent de 75 années humaines. Lorsqu’elles ont bloqué l’activité de NDRG1, les cellules souches musculaires plus anciennes ont rapidement retrouvé un comportement jeune, devenant plus actives et améliorant la réparation musculaire après une blessure.

Cette amélioration s’est toutefois accompagnée d’un inconvénient. Sans les effets protecteurs fournis par NDRG1, moins de cellules souches restaient en vie au fil du temps. En conséquence, les tissus sont devenus moins capables de se régénérer après des blessures répétées.

Survie contre performance

“Pensez-y comme un marathonien versus un sprinter”, a déclaré Rando, également professeur de neurologie à la faculté de médecine David Geffen de l’UCLA. “Les cellules souches des jeunes animaux fonctionnent très bien – elles sont très efficaces dans ce qu’elles font, à savoir le sprint, mais elles ne sont pas bonnes à long terme. Elles peuvent franchir la distance de 100 mètres, mais elles ne peuvent même pas parcourir la moitié du marathon. En revanche, les cellules souches âgées sont comme les coureurs de marathon – plus lentes à réagir, mais mieux équipées pour le long terme. Cependant, ce qui les rend si compétentes sur de longues distances est exactement ce qui les rend médiocres en sprint. “

Les chercheurs ont confirmé leurs résultats en utilisant plusieurs méthodes différentes. Ils ont examiné les cellules souches musculaires de souris jeunes et âgées dans des cultures en laboratoire ainsi que dans des tissus vivants.

Au cours de ces expériences, la tendance est restée cohérente. Des niveaux plus élevés de NDRG1 réduisaient la capacité des cellules à activer et à réparer rapidement les muscles, tout en augmentant leur résilience et leur survie à long terme.

Un biais de survie cellulaire

Selon les chercheurs, l’augmentation de NDRG1 pourrait être due à ce qu’ils décrivent comme un « biais de survie cellulaire » : les cellules souches dépourvues de NDRG1 disparaissent progressivement au fil du temps, laissant derrière elles une population qui survit mieux mais fonctionne plus lentement.

“Certains changements liés à l’âge qui semblent préjudiciables – comme une réparation tissulaire plus lente – peuvent en réalité être des compromis nécessaires qui empêchent quelque chose de pire : l’épuisement complet du pool de cellules souches”, a déclaré Rando.

Les chercheurs comparent ce phénomène aux compromis observés dans la nature. Dans des conditions difficiles telles que la sécheresse, la famine ou le froid extrême, les animaux déplacent souvent leurs ressources vers des mécanismes de survie comme l’hibernation plutôt que vers la reproduction. Les cellules souches musculaires peuvent faire quelque chose de similaire à mesure qu’elles vieillissent, détournant les ressources de leur rôle reproductif (fabrication de plus de cellules) vers la survie.

“Les espèces survivent parce qu’elles se reproduisent, mais en période de privation, les animaux mettent en œuvre leurs propres programmes de résilience”, a déclaré Rando. “Il existe de nombreux exemples dans la nature d’allocation de ressources à la survie en période de stress. Cela correspond exactement à ce que nous constatons au niveau cellulaire.”

Implications pour les futures thérapies contre le vieillissement

Les résultats pourraient aider à orienter les efforts futurs visant à développer des thérapies améliorant la réparation des tissus tout en préservant la survie des cellules souches. Cependant, Rando prévient que l’amélioration d’un aspect de la fonction des cellules souches peut avoir des conséquences inattendues.

“Il n’y a rien de gratuit. Nous pouvons améliorer la fonction des cellules âgées pendant un certain temps, pour certains tissus, mais chaque fois que nous le faisons, il y aura un coût potentiel et un inconvénient potentiel.”

L’équipe prévoit de poursuivre l’étude des mécanismes moléculaires qui déterminent la manière dont les cellules souches équilibrent la survie et les performances au cours du vieillissement.

“Ce gène est presque comme la porte que nous avons ouverte pour comprendre ce qui contrôle ces compromis si critiques, non seulement pour l’évolution des espèces mais aussi pour le vieillissement des tissus chez un individu”, a déclaré Rando.

Le financement de l’étude provenait des National Institutes of Health, de la Fondation NOMIS, de la Milky Way Research Foundation, de la Hevolution Foundation et de la National Research Foundation of Korea.