Après deux décennies aux États-Unis, Martin Hetzer est rentré en Autriche en 2023 pour devenir le deuxième président de l’Institut autrichien des sciences et technologies (ISTA). Un an après son entrée en fonction, le biologiste moléculaire reste engagé dans le domaine de la recherche sur le vieillissement.
Hetzer est fasciné par les énigmes biologiques entourant les processus de vieillissement d’organes comme le cerveau, le cœur et le pancréas. La plupart des cellules composant ces organes ne se renouvellent pas tout au long de la vie humaine. Les cellules nerveuses (neurones) du cerveau humain, par exemple, peuvent être aussi vieilles que l’organisme, voire plus d’un siècle, et doivent fonctionner toute une vie. Cet âge remarquable des neurones pourrait être un facteur de risque majeur de maladies neurodégénératives telles que la maladie d’Alzheimer. Pour comprendre ces types de maladies, il est essentiel de mieux comprendre comment les cellules nerveuses fonctionnent au fil du temps et maintiennent le contrôle. Cela ouvre potentiellement la porte à une lutte thérapeutique contre les processus de vieillissement de ces cellules spécifiques.
La dernière publication collaborative de Hetzer, Tomohisa Toda de l’Université Friedrich-Alexander d’Erlangen-Nürnberg (FAU), également associée au Centre Max Planck de physique et de médecine d’Erlangen, et ses collègues, donne de nouvelles perspectives sur ce domaine sous-exploré de questions complexes. mécanismes. Pour la première fois chez les mammifères, l’étude montre que l’ARN, un groupe essentiel de molécules importantes pour divers processus biologiques à l’intérieur de la cellule, peut persister tout au long de la vie. Les scientifiques ont identifié des ARN spécifiques dotés de fonctions de protection du génome dans les noyaux des cellules nerveuses de souris qui restent stables pendant deux ans, couvrant toute leur vie. Les résultats, publiés dans la revue Sciencesoulignent l’importance des molécules clés à longue durée de vie pour le maintien du fonctionnement d’une cellule.
Longévité des molécules clés
L’intérieur des cellules est un lieu très dynamique. Certains composants sont constamment renouvelés et mis à jour ; d’autres restent les mêmes toute leur vie. C’est comme une ville dans laquelle les anciens bâtiments se fondent dans les nouveaux. L’ADN trouvé dans le noyau, le cœur de la ville, est par exemple aussi vieux que l’organisme. “L’ADN de nos cellules nerveuses est identique à l’ADN des cellules nerveuses en développement dans le ventre de notre mère”, explique Hetzer.
Contrairement à l’ADN stable, qui est constamment réparé, l’ARN, en particulier l’ARN messager (ARNm), qui forme des protéines à partir des informations de l’ADN, se caractérise par sa nature transitoire. Cependant, la portée cellulaire s’étend au-delà de l’ARNm pour atteindre un groupe d’ARN dits non codants. Ils ne se transforment pas en protéines ; au lieu de cela, ils ont des tâches spécifiques pour contribuer à l’organisation et au fonctionnement global de la cellule. Curieusement, leur durée de vie reste un mystère. Jusqu’à maintenant.
Des ARN qui durent toute la vie
Hetzer and Co. entreprit de déchiffrer ce secret. C’est pourquoi les ARN ont été étiquetés, c’est-à-dire « marqués », dans le cerveau de souris nouveau-nées. “Pour ce marquage, nous avons utilisé des analogues d’ARN – des molécules structurellement similaires – avec de petits crochets chimiques qui cliquent sur les molécules fluorescentes sur les ARN réels”, explique Hetzer. Cela garantissait un suivi efficace des molécules et de puissants instantanés microscopiques à tout moment de la vie des souris.
Étonnamment, nos premières images ont révélé la présence d’ARN à longue durée de vie dans divers types de cellules du cerveau. Nous avons dû analyser davantage les données pour identifier celles présentes dans les cellules nerveuses. Une collaboration fructueuse avec le laboratoire de Toda nous a permis de donner un sens à ce chaos lors de la cartographie cérébrale. »
Martin Hetzer, Institut des sciences et technologies d’Autriche
En collaboration, les chercheurs ont pu se concentrer uniquement sur les ARN à longue durée de vie dans les neurones. Ils ont quantifié la concentration de ces molécules tout au long de la vie d’une souris, examiné leur composition et analysé leur position.
Alors que les humains ont une espérance de vie moyenne d’environ 70 ans, la durée de vie typique d’une souris est de 2,5 ans. Après un an, la concentration d’ARN à longue durée de vie était légèrement réduite par rapport aux nouveau-nés. Cependant, même après deux ans, ils sont restés détectables, indiquant une persistance à vie de ces molécules.
Les ARN aident à protéger le génome
De plus, les scientifiques ont prouvé le rôle important des ARN à longue durée de vie dans la longévité cellulaire. Ils ont découvert que les ARN à longue durée de vie dans les neurones sont constitués d’ARNm et d’ARN non codants et s’accumulent près de l’hétérochromatine, la région densément peuplée du génome, hébergeant généralement des gènes inactifs. Ensuite, ils ont étudié plus en détail la fonction de ces ARN à longue durée de vie.
En biologie moléculaire, l’approche la plus efficace pour y parvenir consiste à réduire la molécule d’intérêt et à observer ses effets ultérieurs. “Comme leur nom et nos expériences précédentes le suggèrent, ces ARN à longue durée de vie sont extrêmement stables”, explique Hetzer. Les scientifiques ont donc employé un in vitro (en dehors d’un organisme vivant), utilisant des cellules progénitrices neuronales ; des cellules souches ayant la capacité de donner naissance à des cellules neurales, y compris des neurones. Le système modèle leur a permis d’intervenir efficacement sur ces ARN à longue durée de vie. Une quantité plus faible d’ARN à vie longue a causé des problèmes dans l’architecture de l’hétérochromatine et la stabilité du matériel génétique, affectant finalement la viabilité des cellules. Ainsi, le rôle important des ARN à longue durée de vie dans la longévité cellulaire a été clarifié.
L’étude souligne que les ARN à longue durée de vie peuvent jouer un rôle dans la régulation durable de la stabilité du génome. “Le maintien cellulaire tout au long de la vie pendant le vieillissement implique une durée de vie prolongée de molécules clés comme les ARN à longue durée de vie, que nous venons d’identifier”, ajoute Hetzer. Le mécanisme précis reste cependant flou. “Avec des protéines non identifiées, les ARN à longue durée de vie forment probablement une structure stable qui interagit d’une manière ou d’une autre avec l’hétérochromatine.” Les projets de recherche à venir dans le laboratoire de Hetzer visent à trouver ces chaînons manquants et à comprendre les caractéristiques biologiques de ces ARN à longue durée de vie.
Source:
Institut des sciences et technologies d’Autriche
Référence du journal :
Zocher, S., et coll. (2024) Persistance à vie des ARN nucléaires dans le cerveau de la souris. Science. est ce que je.org/10.1126/science.adf3481.
2024-04-05 06:39:00
1712289506
#Percer #les #secrets #des #ARN #longue #durée #vie #dans #les #cellules #cérébrales
