Le secret de la longévité se trouve dans les microbes qui nous donnent la bière et le vin

La clé de la longévité pourrait être cachée dans les micro-organismes utilisés pour fabriquer de la bière et du vin. Une expérience a réussi à augmenter la durée de vie d'une espèce de levure de 80% grâce à des techniques de biologie synthétique.

Un simple gène modifié pour vivre plus longtemps

Il y a plus de trois décennies, Thomas Johnson a montré qu'en modifiant un seul gène – appelé age-1 – on pouvait augmenter la durée de vie des vers C. elegans de 60%. Malgré l'énorme distance évolutive qui nous sépare de ces créatures, certains mécanismes de survie sont conservés dans les génomes de nombreuses espèces, y compris les humains. Ce qui fonctionne sur un ver, une souris ou même une espèce de levure pourrait ne pas fonctionner sur nous, mais les résultats obtenus en manipulant l'espérance de vie de ces proches parents incitent à chercher des modifications génétiques.

Le secret de la longévité dans une levure millénaire

Il y a trois ans, un groupe de chercheurs de l'Université de Californie à San Diego (UCSD) a découvert un mécanisme essentiel dans le processus de vieillissement d'un champignon unicellulaire qui nous accompagne depuis le début de la civilisation. L'espèce de levure Saccharomyces cerevisiae, utilisée pour fabriquer du pain, de la bière et du vin, suit l'une des deux voies menant à la mort. La moitié de ses cellules vieillissent lorsque leur ADN perd de la stabilité, tandis que l'autre moitié vieillit avec la détérioration des mitochondries, une structure fournissant de l'énergie à la cellule.

Manipulation génétique pour inverser le vieillissement cellulaire

Les mêmes chercheurs de l'UCSD, dirigés par Nan Hao, ont publié un article dans la revue Science, expliquant comment ils ont créé une sorte d'interrupteur qui, en manipulant deux régulateurs de l'activité génique, inverse le vieillissement cellulaire. Grâce à un mécanisme appelé « oscillateur génétique« , les cellules modifient leur mode de vieillissement lorsqu'elles ont trop progressé dans l'une des deux directions. Avec ce jeu d'équilibres, les scientifiques ont prolongé l'existence de la levure de 80% – un nouveau record mondial en biologie. Les chercheurs suggèrent que ce type d'oscillateur pourrait également servir à ralentir le chemin vers la mort qui commence chaque fois qu'une cellule apparaît dans le corps humain.

Application de cette stratégie aux cellules humaines

Les auteurs ont l'intention d'« identifier les circuits génétiques régulateurs [sous-jacents] du vieillissement dans divers types de cellules humaines et d'appliquer cette stratégie d'ingénierie pour les modifier et ralentir leur vieillissement », explique Nan Hao, auteur principal de l'étude et co-directeur de l'Institut de biologie synthétique de l'UCSD. « Si cela fonctionne, nous essaierons de faire la même chose dans les cellules à l'intérieur d'animaux vivants, comme les souris », ajoute-t-il.

Nan Hao reconnaît que l'ingénierie génétique « nécessite plus de temps dans les cellules humaines et que les circuits qui régulent les gènes sont souvent plus compliqués. Nous aurons besoin de plus de temps et de ressources pour tester ces idées et stratégies, mais je ne pense pas qu'il y ait quelque chose de fondamental qui nous empêche de le faire », conclut-il.

Comprendre la complexité du vieillissement

Carlos López Otín, chercheur à l'Université d'Oviedo (Espagne) et expert en vieillissement, reconnaît la valeur de l'étude menée par ces chercheurs qui, comme d'autres avant eux, ont utilisé « des modèles simples pour tenter de comprendre la complexité colossale et fascinante de la vie ».

« Il peut sembler étrange que, d'un organisme unicellulaire, nous puissions tirer des enseignements sur l'effet du temps sur nos corps composés de plusieurs billions de cellules ». Mais n'oublions pas la phrase légendaire du grand Jacques Monod (prix Nobel de médecine) pour avoir découvert les premières clés de la régulation génique chez les bactéries : « Ce qui est valable pour une bactérie est également valable pour un éléphant. » Cependant, son extrapolation aux cellules humaines et à notre vie quotidienne semble encore lointaine. »

Améliorer notre santé plutôt que chercher l'immortalité

Carlos López Otín explique que les organismes unicellulaires [comme la levure utilisée dans cette expérience] sont naturellement égoïstes : leur principal objectif est de se diviser. Cependant, en ce qui concerne les humains, il ne suffit pas d'empêcher les cellules de vieillir à tout prix et d'étendre la longévité. Le coût de ces stratégies peut être le développement de pathologies graves, y compris de tumeurs malignes, capables de réduire considérablement la longévité humaine.

Pour López Otín, la question qui se pose à partir de ces résultats est : si l'évolution aurait pu créer un oscillateur similaire à celui créé par ces auteurs en modifiant seulement deux gènes, pourquoi cela ne s'est-il pas produit depuis l'apparition de la vie il y a plus de 3,5 milliards d'années ?

Pour comprendre cette lacune et les coûts associés à l'extension de la longévité, López Otín propose de mener une expérience dans laquelle les levures portant les gènes modifiés sont autorisées à rivaliser avec les levures normales correspondantes. De plus, il propose de créer d'autres types d'oscillateurs, non pas pour étendre inutilement la longévité, mais pour maintenir l'homéostasie, notre équilibre interne essentiel. « Cela pourrait contribuer à améliorer notre santé… ce qui semble être un objectif plus sensé et abordable que de viser des rêves improbables d'immortalité », conclut-il.

Pour Jordi García Ojalvo, chercheur à l'Universitat Pompeu Fabra de Barcelone et collaborateur de Michael Elowitz, créateur du premier oscillateur génétique synthétique, il estime que « au-delà des applications que les résultats de cette étude pourraient avoir [dans de nombreuses années], l'aspect intéressant est qu'il montre comment la biologie synthétique peut être utilisée pour comprendre le fonctionnement des organismes et leur vieillissement. Cela nous aide à repousser les limites de cette connaissance. »

« Le vieillissement dans les cellules humaines ou dans un organisme entier est très compliqué. Mais toutes les cellules sur Terre ont 20 acides aminés et les mêmes quatre acides nucléiques », ajoute-t-il. « Ce que nous apprenons de ces cellules peut être utile pour rechercher des applications. »