Le vieillissement modifie le paysage protéique du cerveau - l'alimentation peut y remédier
"Nos résultats montrent que même à un âge avancé, le régime alimentaire peut encore avoir une influence importante sur les processus moléculaires dans le cerveau"
Une étude menée par l'Institut Leibniz sur le vieillissement - Institut Fritz Lipmann (FLI) à Iéna montre que la composition chimique des protéines dans le cerveau subit des changements fondamentaux avec le vieillissement. En particulier, l'ubiquitylation - un processus qui marque les protéines et contrôle ainsi leur activité et leur dégradation - subit des changements radicaux dans le cerveau vieillissant. Il est intéressant de noter qu'un changement de nutrition, tel qu'une restriction alimentaire à court terme, peut partiellement inverser certains de ces schémas moléculaires. Ces résultats ouvrent de nouvelles perspectives pour mieux comprendre le processus de vieillissement du cerveau et les maladies qui y sont liées.
L'ubiquitylation, un processus qui marque les protéines et contrôle ainsi leur activité et leur dégradation, subit des changements radicaux dans le cerveau vieillissant, tandis que la dégradation protéasomique perd de son efficacité. Il en résulte une accumulation de protéines marquées.
FLI / Kerstin Wagner; AI-generated with Google Gemini
Avec l'âge, la composition et la fonction des protéines dans le cerveau changent, ce qui affecte les performances du cerveau plus tard dans la vie - en influençant la mémoire, la réactivité et le risque de maladies neurodégénératives. Une équipe de recherche internationale dirigée par le Dr Alessandro Ori de l'Institut Leibniz sur le vieillissement - Institut Fritz Lipmann (FLI) à Iéna a découvert qu'une modification chimique spécifique, connue sous le nom d'ubiquitylation, joue un rôle crucial dans ces processus. Cette modification détermine quelles protéines restent actives et lesquelles sont ciblées pour la dégradation. Les résultats ont été publiés dans la revue Nature Communications.
Comment le vieillissement modifie les protéines du cerveau
Les protéines remplissent des fonctions vitales dans le cerveau : elles contrôlent le métabolisme, la transmission des signaux et l'équilibre énergétique des cellules. Pour fonctionner correctement, elles doivent être constamment décomposées, renouvelées ou modifiées chimiquement. L'une de ces modifications, l'ubiquitylation, est une sorte d'étiquette moléculaire : elle marque les protéines pour la dégradation et régule leur activité.
"Nos analyses ont montré que le vieillissement entraîne des changements fondamentaux dans la manière dont les protéines du cerveau sont chimiquement marquées", explique le Dr Alessandro Ori, ancien chef de groupe de recherche au FLI. "Le processus d'ubiquitylation agit comme un interrupteur moléculaire : il détermine si une protéine reste active, change de fonction ou est dégradée. Dans le cerveau vieillissant des souris, nous avons observé que ce système finement réglé devient de plus en plus déséquilibré : de nombreuses étiquettes s'accumulent et certaines sont même perdues, quelle que soit la quantité d'une protéine particulière."
Le "système de recyclage" de la cellule perd de sa puissance
Avec l'âge, le "système de recyclage" interne de la cellule commence également à faiblir. Le protéasome, une machine moléculaire chargée de décomposer les protéines endommagées ou inutiles, perd progressivement de son efficacité. En conséquence, les protéines marquées pour être éliminées par l'ubiquitine commencent à s'accumuler dans le cerveau, signe évident que la machinerie de nettoyage cellulaire ne fonctionne plus correctement. Les chercheurs ont découvert qu'environ un tiers des changements liés à l'âge dans l'ubiquitylation des protéines dans le cerveau peut être directement lié à ce déclin de l'activité du protéasome.
"Nos données montrent que la capacité réduite des cellules à éliminer complètement les protéines endommagées est un mécanisme central du vieillissement du cerveau", résument les docteurs Antonio Marino et Domenico Di Fraia, tous deux premiers auteurs de l'étude. "L'équilibre sensible entre la synthèse et la dégradation des protéines se déplace, ce qui est une caractéristique typique du vieillissement cellulaire. À long terme, cela peut également nuire au fonctionnement des cellules nerveuses du cerveau."
L'alimentation comme modulateur - un signe d'espoir
Dans un deuxième temps, les chercheurs ont cherché à savoir si les schémas d'ubiquitylation observés pouvaient être influencés par des changements de régime alimentaire. Pour ce faire, des souris âgées ont été soumises à un régime modéré (restriction calorique) pendant quatre semaines avant de retrouver un régime normal. Le résultat surprenant a été que le changement de régime à court terme a modifié de manière significative le schéma d'ubiquitylation chez les souris - pour certaines protéines, il est même revenu à l'état antérieur, celui de la jeunesse.
"Nos résultats montrent que même à un âge avancé, le régime alimentaire peut encore avoir une influence importante sur les processus moléculaires dans le cerveau", souligne le Dr Ori. "Cependant, l'alimentation n'affecte pas de la même manière tous les processus de vieillissement du cerveau : certains sont ralentis, tandis que d'autres ne changent pratiquement pas ou augmentent même."
L'étude fournit donc de nouvelles informations sur les mécanismes moléculaires du vieillissement du cerveau. Elle suggère que l'ubiquitylation est un biomarqueur sensible des processus de vieillissement - et potentiellement un point de départ pour ralentir les lésions des cellules nerveuses liées à l'âge. À long terme, l'étude de ces processus pourrait aider à mieux comprendre le lien entre la nutrition, l'équilibre protéique et les maladies neurodégénératives telles que la maladie d'Alzheimer.
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