Pourquoi les cellules, et par extension les humains, vieillissent-elles ? La réponse pourrait avoir beaucoup à voir avec les mitochondries, les organites qui fournissent de l’énergie aux cellules. Bien que cette idée ne soit pas nouvelle, les preuves directes dans les cellules humaines manquaient. Jusqu’ici.
Dans une étude publiée le 12 janvier dans Biologie des communications, une équipe dirigée par des chercheurs de l’Université de Columbia a découvert que les cellules humaines dont les mitochondries sont altérées réagissent en passant à la vitesse supérieure et en dépensant plus d’énergie. Bien que cette adaptation, appelée hypermétabolisme, améliore la survie à court terme des cellules, elle a un coût élevé : une augmentation spectaculaire de la vitesse à laquelle les cellules vieillissent.
« Les découvertes ont été faites dans des cellules de patients atteints de maladies mitochondriales rares, mais elles peuvent également être pertinentes pour d’autres affections qui affectent les mitochondries, notamment les maladies neurodégénératives, les affections inflammatoires et les infections », déclare le chercheur principal Martin Picard, Ph.D., associé. professeur de médecine comportementale (en psychiatrie et neurologie) au Columbia University Vagelos College of Physicians and Surgeons.
« De plus, l’hypermétabolisme peut être une des principales raisons pour lesquelles la plupart des cellules se détériorent à mesure que nous vieillissons. »
Les cellules hypermétaboliques vieillissent plus vite
On supposait généralement que les défauts mitochondriaux (qui nuisent à la conversion des sources alimentaires en énergie utilisable) obligeraient les cellules à ralentir leur taux métabolique dans le but de conserver l’énergie. Cependant, en analysant l’activité métabolique et la consommation d’énergie dans les cellules de patients atteints de maladies mitochondriales, les chercheurs ont découvert que les cellules dont les mitochondries étaient altérées doublaient leur dépense énergétique. De plus, la réanalyse des données de centaines de patients atteints de différentes maladies mitochondriales a montré que les défauts mitochondriaux augmentaient également le coût énergétique de la vie au niveau du corps entier.
Bien que ce regain d’énergie maintienne le fonctionnement des cellules, il dégrade également les télomères des cellules (coiffes qui protègent les extrémités de nos chromosomes) et active les réponses au stress et l’inflammation. L’effet net accélère le vieillissement biologique.
« Lorsque les cellules dépensent plus d’énergie pour fabriquer des protéines et d’autres substances essentielles à la survie à court terme, elles volent probablement les ressources des processus qui assurent la survie à long terme, comme le maintien des télomères », explique Gabriel Sturm, étudiant diplômé et auteur principal de cette étude.
Hypermétabolisme, fatigue et vieillissement
Cet état hypermétabolique pourrait expliquer pourquoi les personnes atteintes de maladies mitochondriales souffrent de fatigue et d’intolérance à l’exercice, entre autres symptômes. « Pour compenser l’utilisation d’énergie supplémentaire dans vos cellules, votre corps vous » dit « de ne pas vous surmener, de conserver l’énergie. Nous voyons probablement la même dynamique lorsque les gens vieillissent et que leur vitalité diminue », explique Picard.
L’étude n’indique aucun nouveau remède pour les patients atteints de maladies mitochondriales, qui ne sont actuellement pas traitables, mais elle renforce les recommandations actuelles pour que les patients bougent davantage. « Cela peut sembler contre-intuitif, car si vous êtes plus actif, vous allez dépenser plus d’énergie et éventuellement aggraver vos symptômes », déclare Sturm. « Mais l’exercice est connu pour augmenter l’efficacité d’un organisme. Un individu qui court, par exemple, utilise moins d’énergie pour soutenir les processus corporels de base que quelqu’un qui n’est pas physiquement actif. »
L’amélioration de l’efficacité de l’organisme, qui réduirait la consommation d’énergie dans les cellules et améliorerait la fatigue et d’autres symptômes, peut expliquer en partie les avantages pour la santé de l’exercice chez les patients atteints de maladies mitochondriales et les personnes en bonne santé.
Dans leur recherche de nouveaux traitements pour les maladies mitochondriales, les chercheurs devraient se concentrer sur l’hypermétabolisme, dit Picard. « Bien que les défauts mitochondriaux altèrent la capacité des cellules à produire de l’énergie, le déficit énergétique peut ne pas être le principal initiateur de la maladie. Notre étude montre que ces défauts augmentent la consommation d’énergie. Pour déplacer l’aiguille de manière thérapeutique, nous devrons peut-être cibler l’hypermétabolisme. Nous avons besoin de plus de recherche pour savoir si cela fonctionnerait. »
L’hypermétabolisme est également commun à d’autres maladies. Si l’augmentation de la dépense énergétique cellulaire joue un rôle causal dans le processus de vieillissement, cibler l’hypermétabolisme peut être un moyen d’améliorer la fatigue, d’améliorer la qualité de vie des personnes ou même de ralentir le vieillissement biologique.
Plus d’information:
Gabriel Sturm et al, les défauts OxPhos provoquent un hypermétabolisme et réduisent la durée de vie dans les cellules et chez les patients atteints de maladies mitochondriales, Biologie des communications (2023). DOI : 10.1038/s42003-022-04303-x