Vieillissement cellulaire : le métabolisme énérgétique encore mis en cause

Un lien moléculaire direct vient d'être établi entre le vieillissement et le métabolisme cellulaire. Une protéine (Sir2), aurait la faculté de protéger certaines parties des chromosomes lorsque les processus de transformation des aliments en énergie sont ralentis.

On considère que les dommages cellulaires responsables du viellissement sont dus, en partie, à des molécules toxiques générées par des sous-produits de la respiration (radicaux libres, ions superoxide).

La synthèse de ces sous-produits est d'autant plus élevée que la chaine respiratoire est active, ce qui correspond à une prise massive de calories. Ainsi, un régime hypo-énérgétique ralentirait la formation des métabolites très réactifs.

Selon des travaux publiés dans le numéro de Nature du 17 février, un autre mécanisme expliquerait le ralentissement du vieillissement lorsque la "charge énérgétique" reste faible.

Des chercheurs du Massachusetts Institute of Technology ont identifiés, chez la levure, une protéine (Sir 2) qui protègerait les cellules d'un vieillissement prématuré dans ces conditions.

La protéine Sir2 est indispensable à la mitose. Les levures qui en sont dépourvues ne peuvent se multiplier. De plus, lorsque Sir2 est synthétisée en excès, les cellules se divisent un plus grand nombre de fois.

L .Guarente et son équipe ont mis en évidence que Sir2 est un composant de la chromatine (ADN associé à plusieurs protéines, les histones), elle participe à "l'emballage" de l'ADN. L'effet anti-viellissement de Sir2 serait du à sa capacité à rendre certaines régions de l'ADN silencieuses.

Elle participe au maintien de l'intégrité du génome en emballant certaines régions des chromosomes ce qui les rend inactives.

La protéine Sir2 possède une activité "histone déacétylase": elle élimine les groupements acétyl des histones. L'élimination de ces groupements acétyl conduit à une meilleure compaction de l'ADN. Cette chromatine compactée est alors silencieuse : elle ne peut pas être transcrite en ARN, contrairement à la chromatine composée d'histones acétylées.

Pour assurer sa catalyse enzymatique, Sir2 requière un cofacteur : le NAD (nicotinamide dinucléotide). Le NAD constitue le lien entre les propriétés protectrices de Sir2 et le métabolisme énérgétique.

En effet, le NAD est indispensable à l'oxydation des nutriments lors de la respiration. Au cours de ce processus il est transformé en NADH+ qui va permettre la synthèse d'énergie cellulaire sous forme d'ATP (adénosine triphosphate).

Les chercheurs ont démontré que l'activité "histone déacétylase" de Sir2 est indispensable à l'augmentation du nombre de divisions des levures et à l'inactivation de certaines régions de la chromatine.

Un métabolisme énergétique ralenti conduirait à la constitution d'un pool de NAD inutilisé par la chaîne respiratoire. Dans ce cas, Sir2 se maintiendrait sous sa forme active et assurerait la protection et l'inactivation de certaines régions de la chromatine (genomic silencing).

Ces travaux ont mis en évidence un lien direct entre la protection du génome, le vieillissement cellulaire et le métabolisme énergétique.

Bien que ces résultats concernent la levure, les auteurs indiquent que des mécanismes cellulaires comparables pourraient être identifiés chez des eucaryotes supérieurs tel que l'homme.

Source : Nature, 17 Février 2000, Vol. 403, 795-800 ; communiqué de Nature on-line