Les gens ont des enfants plus tard que jamais. L’âge moyen des nouveaux parents aux États-Unis augmente depuis au moins un demi-siècle.
Mais le temps est dur pour nos corps et nos systèmes reproducteurs. Par exemple, à mesure que les animaux vieillissent, nos cellules souches sont moins efficaces pour renouveler nos tissus. Cela est particulièrement vrai pour les cellules souches germinales, qui se transforment en spermatozoïdes et en ovules.
Ovaire d’une mouche des fruits en diapause montrant un arrêt du développement des œufs.
Crédit image : Montelle et al.
Et s’il y avait un moyen de mettre ce processus en pause ?
Des biologistes de l’UC Santa Barbara ont publié une étude sur la capacité des mouches des fruits à prolonger la longévité de leurs cellules souches germinales. Le journal, publié en Communication Nature(le lien est externe), décrit un processus qui arrête la production d’œufs chez les mouches femelles. Les scientifiques ont découvert que presque toutes les étapes étaient suspendues, prolongeant ainsi la viabilité des cellules souches. Les informations pourraient éclairer les futures découvertes médicales.
« Nous souhaitons prolonger la durée de vie des cellules souches en général, et des cellules souches germinales féminines en particulier », a déclaré l’auteur principal. Denise Montell(le lien est externe)professeur Duggan et professeur émérite du Département de biologie moléculaire, cellulaire et du développement.
Lorsque les mouches des fruits émergent sous leur forme adulte dans des conditions froides et sombres, elles entrent dans une dormance appelée diapause. C’est une réponse saisonnière pour économiser de l’énergie pour la reproduction lorsque le succès est plus probable : dans les périodes les plus chaudes de l’année. La diapause peut doubler la durée de vie d’une mouche et prolonger considérablement sa période de reproduction. Les mouches en diapause mangent moins, sont moins actives et suspendent leurs processus de reproduction ; cependant, ils n’hibernent pas réellement.
Les scientifiques ont déjà étudié ce phénomène, mais principalement d’un point de vue comportemental. « C’est ce qui est nouveau dans cette étude », a déclaré Montell. « Nous examinions en détail la biologie cellulaire, ce qui s’est avéré très intéressant. »
« L’étude de ce processus en détail peut nous donner des indices sur la façon de ralentir le vieillissement des cellules souches », a ajouté l’auteur principal. Sreesankar Easwaran(le lien est externe)un scientifique du projet au Montell Lab.
Les mouches femelles soumises à un stress interrompent l’oogenèse – la production d’ovules – à un stade spécifique du développement de l’œuf. Montell, Easwaran et leur équipe ont également trouvé cela pendant la diapause, mais cela est allé au-delà de cette étape. L’arrêt de l’ovogenèse était beaucoup plus complet pendant la diapause que dans d’autres situations stressantes, comme lorsque des prédateurs étaient présents ou que les protéines étaient rares. Non seulement l’arrestation a été plus complète, mais la récupération de la capacité de reproduction a également été plus forte.
Si la croissance des ovules revient à installer un nouveau logiciel, alors la réponse au stress revient à suspendre le téléchargement pour s’occuper d’une course. En revanche, la diapause revient à quitter l’installation et à redémarrer le processus ultérieurement.
« L’une des raisons pour lesquelles l’arrestation est si complète est que chaque étape du développement a été suspendue », a expliqué Montell. Par exemple, une cellule souche germinale se divisera normalement en deux cellules filles. L’un d’eux continue à se diviser pour devenir un œuf, tandis que l’autre reste une cellule souche, prête à répéter le processus plus tard.
L’équipe a découvert qu’en diapause, ce processus est gelé juste avant que les cellules filles ne se pincent les unes les autres au stade connu sous le nom de cytokinèse. Les cellules conjointes ont deux noyaux distincts, mais restent attachées. Cela se résout une fois que les conditions favorables reviennent et que la mouche sort de la diapause.
Les chercheurs ont également découvert une accumulation de dommages à l’ADN qui activaient P53, une protéine de point de contrôle des dommages génétiques qui empêche une cellule de se répliquer. Les cellules ont généralement un potentiel de réplication défini : « Elles ne peuvent se diviser qu’un certain nombre de fois avant de se fatiguer et d’arrêter », a déclaré Montell. En empêchant la réplication, P53 préserve le potentiel de cette cellule de se réparer et de reprendre sa division plus tard.
Montell et Easwaran étaient curieux de savoir s’ils pouvaient pirater ce système pour prolonger la longévité des cellules souches germinales dans des conditions normales. Ils ont ciblé une molécule appelée hormone juvénile. Ce composé joue un rôle dans la production d’œufs et les chercheurs ont découvert que ses niveaux étaient réduits pendant la diapause.
Ils ont retiré les cellules qui créent l’hormone juvénile, ce qui a arrêté la production d’œufs, puis ont réintroduit l’hormone dans la nourriture des animaux six semaines plus tard. Ils ont découvert que l’élimination temporaire de l’hormone prolongeait le potentiel de reproduction des mouches, similaire à la diapause, et que la production d’œufs se rétablissait lorsque le composé était réintroduit.
Montell a souligné que ce n’est que le début de leur enquête sur des phénomènes comme la diapause, et les résultats pourraient trouver des applications en médecine humaine. « Nous savons qu’il est possible de trouver des choses dans des organismes très simples qui sont également vraies chez les humains », a-t-elle déclaré. Par exemple, ses recherches sur la motilité cellulaire chez les mouches des fruits sont devenues un modèle solide de la manière dont les cancers se propagent dans tout le corps.
« Nous avons une subvention de l’Institut national du vieillissement pour étudier ce processus de diapause car l’agence est absolument convaincue que ce type d’étude fondamentale sur un simple animal peut nous dire des choses qui s’avèrent vraies chez l’homme », a-t-elle déclaré.
Easwaran est également convaincu. « Les résultats que nous montrons dans l’article pourraient aider à réduire les maladies ou affections liées à l’âge », a-t-il déclaré, « nous aidant à vieillir avec grâce ».
La source: UC Santa Barbara
