L’exposition à la lumière bleue peut accélérer le vieillissement

Un nouveau Frontières du vieillissement étude donne un aperçu des nouveaux mécanismes par lesquels l’exposition à la lumière bleue (BL) interfère avec les voies métaboliques des cellules non rétiniennes chez les mouches. Ces résultats indiquent que l’exposition au BL impose probablement des effets similaires sur les cellules humaines, telles que celles de la peau, de la graisse et d’autres tissus.

Étude: La lumière bleue chronique entraîne un vieillissement accéléré chez la drosophile en altérant le métabolisme énergétique et les niveaux de neurotransmetteurs. Crédit d’image : Alexy Boyko/Shutterstock.com

Arrière plan

BL, qui est un composant commun des lampes à diodes électroluminescentes (DEL), est une lumière à haute énergie avec des longueurs d’onde courtes qui peuvent endommager la rétine. Des études antérieures suggèrent que le BL peut provoquer une dégénérescence rétinienne, une maculopathie liée à l’âge et un glaucome ; cependant, les mécanismes responsables de la phototoxicité associée au BL restent flous.

Drosophile melanogasterplus communément appelée la mouche des fruits, a également été montré pour éprouver une phototoxicité aiguë BL. L’exposition des yeux composés au BL précipite la peroxydation lipidique, le stress oxydatif et la dégénérescence rétinienne due à la phototransduction. Ces effets ont été signalés chez des mouches sauvages et mutantes aux yeux enlevés (eya2).

À propos de l’étude

La présente étude visait à déterminer les effets de l’exposition chronique au BL sur les voies métaboliques dans les tissus extra-rétiniens de eya2.

Ici, les mouches ont été maintenues dans l’obscurité totale ou une exposition constante au BL pendant 10 ou 14 jours. Les profils métabolites des cellules ont été évalués par chromatographie liquide-spectrométrie de masse (LC-MS) et chromatographie en phase gazeuse-spectrométrie de masse (GC-MS).

Résultats de l’étude

Une exposition constante au BL a considérablement réduit la longévité de eya2. Une enquête plus approfondie a révélé une diminution plus significative de la longévité des mouches exposées au BL pendant 14 jours par rapport à celles après 10 jours d’exposition au BL.

Aucun décès n’a été enregistré à l’un ou l’autre de ces moments. Cependant, certaines mouches qui sont restées sous une exposition constante au BL sont mortes après 16 jours, tandis que d’autres ont survécu dans l’obscurité constante (DD). Cette observation implique que les mouches peuvent subir des dommages irréversibles ou réversibles en raison d’une exposition constante au BL.

Les chercheurs ont ensuite évalué la neurodégénérescence chez des mouches mutantes mâles exposées à BL pendant 10, 14 ou 16 jours et ont comparé ces résultats avec des témoins DD aux mêmes moments. À cette fin, une exposition constante au BL pendant 10 jours a entraîné une vacuolisation négligeable de la même manière que celle observée chez les témoins DD. Cependant, après 14 jours, une vacuolisation significative dans le cerveau a été observée chez les mouches exposées au BL par rapport aux témoins DD à ce moment.

Une étude plus approfondie des profils métabolomiques des mâles eya2 après une exposition constante à BL à 10 et 14 jours à l’aide de LC-MS et GC-MS a été réalisée. LC-MS de mouches exposées au BL pendant 10 jours a identifié 175 métabolites, dont neuf significativement modifiés par rapport aux témoins DD.

L’analyse en composantes principales (ACP) a révélé une faible séparation et un taux de couverture minimum. De plus, les niveaux de la plupart des métabolites ont été réduits après une exposition constante au BL.

La LC-MS de mouches exposées au BL pendant 14 jours a conduit à l’identification de 176 métabolites, dont 30 étaient significativement modifiés par rapport aux témoins DD. Cela indique que des changements métaboliques plus importants ont été induits lorsque la durée d’exposition au BL a augmenté.

Sur les 30 métabolites, 21 étaient régulés à la baisse et neuf étaient régulés à la hausse. À l’exception de l’uridine diphosphate glucose (UPD-glucose), de l’hydroxypropionate et du 3-uréidopropanoate, la plupart des métabolites qui ont été modifiés après 10 jours d’exposition constante au BL sont restés significativement modifiés après 14 jours. Les niveaux de riboflavine et de succinate ont présenté les réductions et les augmentations les plus importantes, respectivement, de tous les métabolites.

La GC-MS de mouches exposées au BL pendant 14 jours a détecté un total de 87 métabolites, dont 10 ont été modifiés de manière significative. Une exposition constante au BL a également réduit les niveaux de métabolites.

Dans l’ensemble, cinq métabolites régulés négativement et cinq métabolites régulés positivement ont été détectés. Il y avait des différences significatives dans les concentrations de bêta-alanine, de glycérol 3-phosphate (G3P) et de succinate. Des altérations significatives ont également été détectées dans les métabolites de l’acide 3-aminoisobutanoïque, de la thréonine, du citrate, de l’isoleucine et de l’homosérine.

La LC-MS et la GC-MS sur les mouches avec une exposition constante au BL ont révélé que le succinate était l’un des métabolites les plus significativement augmentés, suggérant ainsi une activité compromise de l’enzyme succinate déshydrogénase (SDH). Lorsque l’activité SDH a ​​été évaluée à la fois chez les mouches témoins DD et exposées au BL pendant 10 et 14 jours, une réduction significative de l’activité SDH après l’exposition au BL a été observée aux deux moments. Ainsi, les niveaux de SDH peuvent être utilisés pour déterminer une déficience métabolique.

Le métabolisme de l’alanine, de l’aspartate et du glutamate (AAG), ainsi que le cycle de l’acide tricarboxylique (TCA), le métabolisme du butanoate et le métabolisme de la riboflavine, étaient les voies les plus gravement altérées après l’exposition au BL. L’exposition au BL a également réduit de manière significative les niveaux de nombreux acides aminés non essentiels comme l’aspartate, le glutamate, l’asparagine alanine et l’arginosuccinate.

Les métabolites du cycle TCA comme l’acétoacétate, le citrate et le pyruvate dérivé du glucose ont été significativement réduits après une exposition constante au BL, ce qui implique de graves altérations de la production d’énergie après une exposition au BL.

L’exposition au BL a également entraîné une augmentation significative des niveaux d’adénine diphosphate (ADP). À l’inverse, les niveaux d’adénine triphosphate (ATP) ont été réduits après 14 jours d’exposition constante au BL dans une plus grande mesure par rapport à la réduction observée après 10 jours d’exposition au BL. Les deux réductions d’ATP étaient en référence à celle des mouches témoins DD.

Une neurodégénérescence significative a également été observée chez les mouches après une exposition au BL de 14 jours. Plus précisément, des réductions significatives des taux inhibiteurs d’acide gamma-aminobutyrique (GABA), de glutamate excitateur, d’histamine et d’alanine ont été observées.

Aucune différence significative entre les niveaux de dopamine et d’acétylcholine chez les mouches témoins DD et celles exposées au BL n’a été observée. Cependant, les niveaux de sérotonine étaient modérément élevés chez les mouches exposées au BL. Ces résultats suggèrent un déséquilibre des neurotransmetteurs chez les mutants sans yeux. D. melanogaster.

Le glutamate, qui joue un rôle important dans l’homéostasie métabolique, était également déficient chez les mouches exposées au BL. Pour confirmer le rôle de la carence en glutamate dans l’accélération du vieillissement des mouches exposées au BL, le régime alimentaire des mouches a été complété avec 200 et 400 microgrammes (µg)/ml de glutamate.

Une dose de 200 µg/ml de glutamate n’a pas eu d’impact significatif sur la durée de vie des mouches exposées au BL. Comparativement, une supplémentation de 400 µg/ml a raccourci la durée de vie des mouches par rapport aux témoins non supplémentés en glutamate.

La riboflavine, autrement connue sous le nom de vitamine B2, était le métabolite le plus significativement diminué après une exposition constante au BL. Les effets de la supplémentation en riboflavine sur les mouches mutantes après une exposition chronique au BL ont été testés. À cette fin, 200 et 400 µg/ml de riboflavine ont raccourci la durée de vie des mouches par rapport aux témoins non supplémentés.

conclusion

L’étude actuelle fournit de nouvelles informations sur les mécanismes par lesquels BL affecte les voies métaboliques vitales et les processus spécifiques dans Drosophile melanogasterspécifiquement dans des cellules non spécialisées dans la phototransduction.