Mitochondries et vieillissement

Les mitochondries sont présentes dans toutes les cellules humaines et sont généralement considérées comme des centrales énergétiques des cellules. En fait, l'une des principales fonctions des mitochondries est la fourniture d'énergie à la cellule, en utilisant principalement des produits provenant de la digestion des aliments et de l'oxygène que nous respirons. Ce processus est connu comme respiration cellulaire.

Une cellule peut contenir un nombre variable de mitochondries en fonction des fonctions de la cellule, du besoin énergétique et de la phase cellulaire ; pour cela, les mitochondries sont capables de fusionner entre elles pour former une seule, ou de se fragmenter et créer beaucoup de petites mitochondries. Pour ne pas tarder, nous soulignerons deux des nombreuses caractéristiques des mitochondries. Une, qui sont des structures circulaires ou ovales entourées de deux membranes, et qui ont une importance capitale, entre autres parce que la membrane interne produit la synthèse de l'énergie mentionnée ci-dessus. L'autre, que la mitochondrie a son propre matériel génétique, qui codifie les structures nécessaires à son fonctionnement.

Processus de vieillissement basé sur les mitochondries

On peut dire que le vieillissement est dû à des pannes dans les systèmes et appareils du corps. En fait, bien que à des vitesses différentes, tous les organes du corps sont vieillis. Quand on parle du vieillissement cellulaire, il y a un concept qui doit être clair : le vieillissement est un phénomène qui s'est produit en échange de la différenciation cellulaire. Les organismes unicellulaires originaux étaient immortels. A un point de l'évolution, on a pu développer la vie multicellulaire, car les cellules ont commencé à se diviser en deux et à se différencier, et différents types de cellules apparaissaient qui pouvaient jouer différents rôles. Ainsi, organismes plus grands et complexes (biologique, morphologique, fonctionnel, etc.) La division du travail a permis son apparition, mais en l'obtenant ils ont perdu la capacité de fragmentation et de régénération continue de ces cellules, qui a été limitée aux cellules sexuelles dans les organismes multicellulaires.

Pourquoi nous vieillissons et comment nous pouvons éviter ce processus pénible, ce sont deux questions qui sont récemment en plein essor. La science a posé de nombreuses hypothèses pour répondre à ces questions, mais la plupart de ces hypothèses ont seulement identifié les mécanismes et molécules qui influencent le processus de vieillissement, même pour déterminer quelles sont les causes réelles. Actuellement, l'hypothèse la plus puissante est celle du processus de vieillissement basé sur les mitochondries.

Les espèces réactives d'oxygène (ROS) sont certaines formes chimiques de l'oxygène qui peuvent être nocives pour les cellules, car elles peuvent attaquer leurs multiples composants, tels que l'ADN, les protéines ou les membranes lipidiques. De même, la principale source de ross des cellules est la mitochondrie, chaînes respiratoires des mitochondries. S'il y a de l'ADN mitochondrial près de ces chaînes respiratoires, les dommages que peuvent causer ces ROS dans l'ADN sont beaucoup plus violents que ceux qui peuvent causer dans d'autres biomolécules. Et ces dommages à l'ADN sont souvent des mutations. Au fil des ans, les mutations dans l'ADN s'accumulent; plus il y aura de mutations, plus les erreurs se produiront dans les mitochondries. En outre, l'ADN des mitochondries est plus sensible à tout dommage que celui du noyau, puisque la mitochondriale n'est pas enroulée en protéines protectrices, a moins de mécanismes pour réparer les dommages causés par ROS et toute la séquence d'ADN est codeur (les gènes sont l'un après l'autre, n'a pas de pièces non codées). Ainsi, en raison des protéines incorrectes générées par ces mutations, la proportion de ROS échappant aux chaînes respiratoires augmente, ce qui entraîne à son tour plus de mutations. Ce cycle finit par entraîner la cellule à perdre le contrôle de ses fonctions et processus, et lorsque cela se produit dans de nombreuses cellules et tissus du corps, les organes ne peuvent pas fonctionner correctement. C'est le vieillissement et la situation finale de ce processus : la mort.

Cependant, comme d'habitude en biologie, ce fonctionnement de ROS n'explique pas totalement tout ce qui se passe dans la réalité. La dernière version du processus de vieillissement basé sur les mitochondries modifie légèrement le rôle de ROS. Selon cette dernière version, les ROS seraient une molécule de signal qui communiquerait au noyau de la cellule que cette mitochondrie est endommagée. Cela déclencherait des réponses comme des voies alternatives d'obtention d'énergie (par exemple, fermentation), des mécanismes pour lutter contre le stress et la synthèse de plus de mitochondries. Il semble donc que le processus de vieillissement basé sur les mitochondries n'est pas aussi catastrophique que que nous l'avons exposé au début. Au contraire, il est important de ne pas neutraliser les radicaux libres d'oxygène alors qu'ils apparaissent dans la cellule, car ils sont un indicateur de l'état des mitochondries et une molécule de signal, indispensables pour générer des réponses efficaces pour la cellule.

Figure . Selon notre hypothèse, à mesure que nous vieillissons, de plus en plus de dégâts s'accumuleront entre la membrane interne des mitochondries et l'ADN (cercles violets). Parce que dans cette relation est indispensable le cholestérol, le cholestérol et les maladies avec des défauts dans l'ADN mitochondrial, nous cherchons à mieux comprendre la relation des deux molécules et ensuite enquêter sur les processus de vieillissement. L'objectif principal est de trouver des médicaments pour réduire ou arrêter les dommages cognitifs qui peuvent causer une mauvaise régulation des deux facteurs.

Et pour lutter contre le vieillissement, quoi ?

Parmi les stratégies qui sont étudiées pour lutter contre le vieillissement, l'utilisation d'antioxydants est l'une des plus discutées. Il semble que le corps utilise des antioxydants pour maintenir à des niveaux optimaux le bilan des réactions d'oxydation et de réduction (redox) dans les cellules. Par conséquent, la consommation de plus d'antioxydants permet uniquement aux cellules de synthétiser ou de traiter des antioxydants pendant le temps et l'énergie nécessaires, et d'éviter des réactions d'oxydation excessives plus rapidement. C'est parce que les ROS produisent plus de réactions d'oxydation et les antioxydants peuvent aider à récupérer les niveaux optimaux de réaction de redox. Mais, comme tout, il a bientôt aussi son dos. Il semble que les cellules sont capables d'obtenir suffisamment d'antioxydants, contrôler les réactions de redox et ceux qui sont considérés comme additifs n'ont pas au moins un effet positif sur le vieillissement. En outre, il a été noté qu'une consommation supplémentaire d'antioxydants peut contribuer à éviter les réactions d'oxydation excessives plus rapidement, mais cela peut être préjudiciable pour combattre des maladies comme le cancer. En fait, une stratégie naturelle du corps est l'oxydation des cellules et, de cette façon, les induire à leur mort pour éviter la croissance incontrôlée des cellules cancéreuses, donc si nous consommons des antioxydants comme additifs, nous épuisons ces stratégies. Enfin, rappelez-vous ce qui a été dit ci-dessus: Les ROS sont la molécule de signal d'état de mitochondrie. Par conséquent, les résultats des dernières recherches indiquent que nous ne devrions pas changer la dynamique des espèces réactives d'oxygène, puisque le corps a ses mécanismes de régulation pour que nous nous laissions emporter par lui-même.

Notre ligne de recherche: ADN mitochondrial et cholestérol

Dans notre groupe de recherche, Biodonostia, nous étudions également le vieillissement. Les dommages cognitifs sont une caractéristique universelle du vieillissement et deux facteurs qui influencent les dommages cognitifs sont la capacité de synthèse de l'énergie et le métabolisme du cholestérol. Les deux composants pourraient être clés dans de nombreuses maladies neurologiques, d'une part, parce que le cerveau est l'organe le plus exigeant de l'énergie et d'autre part, parce qu'il a été décrit comment le cholestérol participe à certaines maladies neurologiques comme le parkinson ou l'alzheimer. En outre, nous avons récemment montré que ces deux facteurs ne sont pas indépendants mais deux processus étroitement liés. En particulier, l'ADN mitochondrial, indispensable pour produire de l'énergie, est physiquement associé à la membrane interne, notamment grâce au cholestérol. À l'âge adulte, de nombreuses maladies mitochondriales apparaissent, avec l'ADN mitochondrial-cholestérol affecté. Cependant, notre hypothèse est que ce lien anormal dépend de l'âge et, par conséquent, se produit également dans le vieillissement normal lentement et progressivement.

Par conséquent, nous étudions comment le vieillissement affecte l'ADN mitochondrial et le cholestérol, et si le métabolisme déficient de la mitochondrie et le cholestérol coïncide avec les lésions cognitives. Pour ce faire, nous travaillons sur les patients atteints de maladies neurologiques, touchées par des erreurs dans la mitochondrie et dans le cholestérol, et sur la façon dont les découvertes qui en découlent affectent les processus de vieillissement. L'objectif principal est de concevoir des traitements pouvant freiner ou diminuer les lésions cognitives et développer des médicaments pour combattre les maladies neurologiques graves. En ce sens, les médicaments qui interagissent avec l'ADN mitochondrial ont déjà été identifiés et agissent sur le cholestérol, de sorte que la prochaine étape sera de les tester dans les maladies neurologiques et les processus de vieillissement qui nous ouvrent la porte à une vie plus saine et plus longue.

Ces derniers temps, les recherches que les gouvernants subventionnent visent davantage à améliorer la qualité du vieillissement qu'à allonger l'espérance de vie. En fait, la plupart des pays avancés auront dans un proche avenir un modèle de société composé de personnes âgées. Cela est dû aux faibles taux de natalité et aux décès de plus en plus tardifs. Cependant, il est bon d'améliorer la situation du point de vue médical et biologique, mais il faudra aussi améliorer le domaine social si l'on veut gérer correctement le problème du vieillissement et garantir une qualité de vie digne. Il faudra également améliorer les régimes de retraite, les ressources offertes aux personnes âgées dépendantes et les aides sociales. Mais cela ne dépend pas des scientifiques.

Bibliographie Bibliographie