Le vieillissement est associé à une importante diminution de la masse musculaire (appelée sarcopénie), des performances générales des muscles et à une fatigabilité importante. Dans une nouvelle étude, des chercheurs de l’UPMC et de l’Université de Pittsburgh ont identifié un médiateur important de la jeunesse des muscles de souris. Une découverte qui pourrait faire progresser les thérapies de régénération musculaire pour les personnes âgées.
Publiée dans la revue Nature Aging, l’étude démontre que des navettes circulantes, appelées vésicules extracellulaires, transmettent aux cellules musculaires des instructions génétiques qui codent pour la protéine « anti-âge » Klotho. La perte de fonction musculaire et l’altération de la réparation musculaire chez les souris âgées seraient dues au vieillissement de leurs vésicules extracellulaires, qui portent moins de copies de ces instructions génétiques que celles des jeunes animaux.
Ces résultats constituent une avancée importante pour comprendre pourquoi la capacité des muscles à se régénérer diminue avec l’âge. « Cela nous aide à comprendre la biologie de base du fonctionnement de la régénération musculaire et de son échec au cours du vieillissement », déclare dans un communiqué la co-auteure de l’étude Fabrisia Ambrosio, directrice de la réadaptation à l’UPMC International et professeure associée de médecine physique et de réadaptation à Pitt. « Ensuite, en amenant ces informations à l’étape suivante, nous pouvons penser à utiliser les vésicules extracellulaires comme thérapeutique pour contrer ces défauts liés à l’âge ».
Des décennies de recherche sur le vieillissement
Cette nouvelle étude s’appuie sur des décennies de recherches montrant que lorsque l’on donne à des souris âgées du sang de souris jeunes, de nombreuses cellules et tissus retrouvent leurs caractéristiques de jeunesse. En 2019, des chercheurs de l’Institut Pasteur et du CNRS avaient élucidé les propriétés de la molécule GDF11, présente dans le sang. Avant cette étude, le rôle de GDF11 dans le vieillissement était controversé.
En injectant GDF11 — de la famille de protéines GDF (Growth Differentiation Factor) — sur des modèles murins âgés, les chercheurs ont remarqué une augmentation de la neurogenèse (formation de nouveaux neurones) et du modelage de vaisseaux sanguins. Le système utilisé — appelé « parabiose hétérochronique » — consiste à relier en continu la circulation sanguine entre deux souris, une jeune et une âgée.
Vésicules extracellulaires : médiatrices de la régénération musculaire
Avec cette nouvelle étude, les chercheurs se sont intéressés aux vésicules extracellulaires, car leur circulation entre les cellules via le sang et d’autres fluides corporels était une piste intéressante dans la régénération musculaire. Les vésicules extracellulaires permettent de délivrer des informations aux cellules cibles.
Ambrosio et son équipe ont prélevé du sérum — la fraction du sang restante après avoir retiré les cellules sanguines et les facteurs de coagulation — sur de jeunes souris et l’ont injecté à des souris âgées dont les muscles étaient blessés. Les souris qui ont reçu du sérum jeune ont présenté une régénération musculaire et une récupération fonctionnelle accrues par rapport à celles qui ont reçu un traitement placebo.
Cependant, les propriétés réparatrices du sérum ont disparu lorsque les vésicules extracellulaires ont été retirées, ce qui montre que ces vésicules sont médiatrices des effets bénéfiques du sang jeune. Les chercheurs ont découvert que les vésicules extracellulaires fournissent des instructions génétiques (ou ARNm) codant pour la protéine Klotho aux cellules progénitrices musculaires. Il s’agit d’un type de cellule souche important pour la régénération des muscles squelettiques.
Les vésicules extracellulaires prélevées sur des souris âgées contenaient moins de copies de l’ARNm pour Klotho que celles des souris jeunes. Dans des travaux antérieurs, Ambrosio et son équipe ont montré que Klotho est un régulateur important de la capacité de régénération des cellules progénitrices musculaires et que cette protéine diminue avec l’âge.
La nouvelle étude montre pour la première fois que les changements liés à l’âge contribuent à l’appauvrissement de Klotho dans les cellules souches âgées. Les vésicules extracellulaires qui fournissent de l’ARNm codant pour la protéine pourraient alors être développées dans de nouvelles thérapies pour aider à la régénération musculaire chez les personnes âgées et améliorer la récupération fonctionnelle après une blessure.
En plus des muscles, les vésicules extracellulaires pourraient également contribuer à inverser d’autres effets du vieillissement. Deux chercheurs de l’étude viennent ainsi d’obtenir une subvention pour explorer le potentiel des vésicules extracellulaires à inverser les déclins de la cognition liés à l’âge.