Des scientifiques espagnols ont découvert que lorsque les souris sont génétiquement modifiées, la longueur des télomères dans leurs cellules augmente. Cela leur permet de prolonger leur vie, cependant, il faut se rendre à quelques astuces pour qu'un vrai monstre n'apparaisse pas sur la lumière blanche. "Lenta.ru" parle d'une méthode risquée de rajeunissement des cellules âgées.
Les télomères sont les extrémités des chromosomes, qui sont formés par des sections répétées d'ADN, constituées de six nucléotides (TTAGGG). Malgré leur apparente inutilité, ils remplissent une fonction très importante. Le fait est que lorsque les cellules se divisent, les chromosomes commencent à être copiés, mais ce processus ne passe pas sans laisser de trace pour eux. Dans les nouveaux chromosomes, les extrémités sont toujours légèrement plus courtes que chez les parents. Les télomères jouent le rôle de capuchons protecteurs car ils ne portent pas d'informations génétiques importantes.
Cependant, à chaque génération de cellules, les télomères sont de plus en plus raccourcis, jusqu'à ce qu'un moment critique, appelé limite de Hayflick, se produise. Les cellules, ayant atteint cette frontière, ne se divisent plus et meurent.
Certaines cellules (souches, sexuelles et quelques autres) sont capables d'augmenter la longueur de leurs télomères. Cela est dû à une enzyme appelée télomérase endogène. Il ajoute le même fragment TTAGGG à la fin des chromosomes, et si vous augmentez sa quantité en cellules, ils peuvent se diviser indéfiniment, dépassant la limite de Hayflick.
Les cellules souches du corps adulte vieillissent également progressivement, car elles ne produisent pas beaucoup de télomérase. Cependant, il suffit que les organismes vivants existent pendant de nombreuses années, guérissant leurs blessures encore et encore.
Lorsque le tissu biologique est endommagé, les processus de sa régénération sont lancés. Les cellules souches se divisent pour devenir des cellules somatiques (corporelles) normales. Une telle «progéniture» perd non seulement la pluripotence, c'est-à-dire la capacité de transformer (différencier), mais perd également la capacité de synthétiser la télomérase. Ainsi, le corps ne permet qu'à certains groupes de cellules de se diviser indéfiniment, sinon le risque de tumeurs cancéreuses augmenterait plusieurs fois.
Cellules souches embryonnaires
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Photo: Nissim Benvenisty / Wikimedia
Qu'est-ce qui transforme les cellules souches en cellules normales? Bien que les mêmes gènes se retrouvent dans toutes les cellules du corps, certains d'entre eux peuvent être désactivés dans un certain type de tissu. Par exemple, dans les tissus nerveux du cerveau, à travers lesquels passent les impulsions électriques, un ensemble de gènes fonctionne, et dans les îlots de Langerhans, qui se trouvent dans le pancréas et produisent de l'insuline, un autre. Un système de niveau supérieur composé de facteurs épigénétiques - des molécules qui se fixent à l'ADN et régulent ses fonctions - active et désactive les gènes. L'ensemble complet de facteurs attachés à la double hélice forme un épigénome et, naturellement, il est différent dans chaque type de tissu.
Une conclusion logique en découle: pour transformer une cellule en cellule souche, il faut la changer avec un épigénome, c'est-à-dire la reprogrammer. Ceci peut être réalisé en introduisant quatre composés spécifiques appelés facteurs Yamanaka (OSKM - Oct4, Klf4, Sox2 et c-Myc). Ils sont également impliqués dans la régulation épigénétique, maintenant la capacité des cellules à se différencier. Ils ont été utilisés pour la première fois en 2006 par le chercheur japonais Shinya Yamanaka, qui a pu transformer des fibroblastes en cellules souches induites (cellules iPS). Pour cela, en 2012, le scientifique a reçu le prix Nobel.
Yamanaka a en fait rajeuni les cellules individuelles en les reprogrammant au niveau épigénétique et en commençant le processus de dédifférenciation. La question se pose: est-il possible de faire de même avec tout un organisme, au moins avec une souris? Le problème est qu'en faisant cela, nous rompons l'alliance «il ne devrait pas y avoir beaucoup de cellules souches», car, comme déjà mentionné, le risque de cancer augmente. De plus, transformer les organes et les tissus en amas de cellules iPS homogènes n'a aucun sens - le corps mourra tout simplement. Une autre difficulté réside dans le fait que les cellules souches induites peuvent se développer spontanément en tératomes (du grec ancien τέρατος - "monstre") - des tumeurs sous la forme d'organes sous-développés, comme les dents, les yeux ou même le cerveau.
Cependant, il s'est avéré qu'il est tout à fait possible d'éviter les tumeurs. Ainsi, vous ne pouvez pas transformer les cellules somatiques en cellules souches, les privant de leur fonctionnalité, mais n'activer que brièvement les facteurs Yamanaka afin de rajeunir légèrement les tissus. Pour ce faire, les scientifiques ont créé des souris transgéniques en insérant une cassette avec un ensemble de gènes successifs codant pour OSKM dans leur ADN. La cassette, appelée cassette polycistronique (le cistron est identique à un gène), s'allume en présence de l'antibiotique semi-synthétique doxycycline. Ainsi, des facteurs Yamanaka sont produits. Sans antibiotique, la reprogrammation s'arrêtera.
Télomérase (points verts) dans le pancréas de souris GM
Photo: Maria A. Blasco / CNIO
Des chercheurs espagnols, étudiant les changements des télomères chez les souris reprogrammées, ont décidé de ne pas compliquer la tâche. Pour leurs besoins, il suffisait d'activer la cassette polycistronique et de retracer ce qui se passe aux extrémités des chromosomes. La présence de tératomes et de dysplasies dans les tissus animaux indique que la reprogrammation a réussi.
Les scientifiques ont découvert que lorsque les cellules somatiques se transforment en télomères souches, elles s'allongent. C'est logique, étant donné que les cellules iPS peuvent se diviser indéfiniment. De plus, les chercheurs ont déterminé que la télomérase joue un rôle important à cet égard.
Jusqu'à présent, les généticiens n'avaient pas de preuves qu'il était possible d'induire une télomérase endogène dans un organisme adulte en utilisant des facteurs épigénétiques. Mais c'est exactement ce qui se passe. Les facteurs Yamanaka semblent changer les cascades de gènes, activant finalement l'enzyme d'élongation des télomères.
Cellules cancéreuses HeLa
Photo: domaine public / Wikimedia
Un processus similaire accompagne non seulement la reprogrammation des cellules somatiques, mais aussi leur malignité. Les cellules cancéreuses ont beaucoup en commun avec les cellules souches. Elle peut partager indéfiniment. L'exemple le plus connu est celui des cellules HeLa «immortelles». Ils ont été isolés en 1951 d'une tumeur du col de l'utérus d'une patiente Henrietta Lacks, décédée la même année, et sont encore utilisés dans de nombreuses expériences.
Les cellules cancéreuses sont également des cellules somatiques reprogrammées. Selon les scientifiques, des changements similaires se produisent avec des télomères. Par conséquent, des études avec des cellules iPS révéleront les détails des processus moléculaires qui se produisent lors de la formation des tumeurs.
Alexandre Enikeev
