Un minuscule nématode contribue actuellement à gommer la mauvaise réputation des radicaux libres d’oxygène, longtemps associés aux dommages cellulaires qui favorisent le vieillissement et les maladies dégénératives comme les pathologies cardiaques, la démence ou le cancer. En effet, ces molécules d’oxygène commencent à être plutôt assimilées à des déclencheurs d’un système d’alerte précoce et de défense qui, en présence de facteurs de stress, maintiendrait en vie les cellules menacées.
Dans le cadre de ses travaux portant sur un nématode long d’à peine un millimètre appelé C. elegans, Siegfried Hekimi, généticien moléculaire à l’Université McGill, est parvenu à mettre en lumière l’un des mécanismes par lesquels les radicaux d’oxygène – connus des chercheurs selon l’appellation dérivés réactifs de l’oxygène (DRO) – contribuent à prolonger de deux à trois semaines la vie de ces minuscules hermaphrodites. La plus récente étude de M. Hekimi est parue le 8 mai 2014 dans la revue Cell.
« Notre dernière étude sur les vers a permis d’établir que les radicaux libres, loin de provoquer le vieillissement, entrent au contraire en jeu dans un mécanisme de protection qui le combat », indique le chercheur.
Ce mécanisme dit apoptotique déclenche à terme l’apoptose, à savoir un processus de mort cellulaire programmée, autrement dit suicide cellulaire, qui mène à l’élimination des cellules suspectes.
« Ce mécanisme pousse les cellules dysfonctionnelles à se suicider, résume M. Hekimi. Celles qui sont endommagées et qui risquent de devenir cancéreuses ou d’engendrer une réaction auto-immune se suppriment. »
L’équipe de M. Hekimi a également montré que le mécanisme en question peut, dès les premiers stades, être stimulé au moyen des DRO dans le but de renforcer la résistance des cellules aux facteurs de stress, pour ainsi prolonger la durée de vie de l’organisme entier.
En laboratoire, l’équipe de M. Hekimi a ajouté au milieu de croissance des hermaphrodites une très petite dose, à savoir 0,1 millimole par litre, d’un herbicide pro-oxydant appelé Paraquat, hautement toxique à forte dose. « Nous sommes ainsi parvenus à doubler la durée de vie des vers. Il est même possible de la multiplier par cinq en combinant divers types de manipulations », précise le professeur de génétique moléculaire originaire de la Suisse. Compte tenu de leur faible longévité, ces vers éphémères, qui dans la nature se nourrissent des bactéries présentes dans le compost, sont très utiles pour l’étude du vieillissement.
M. Hekimi et son équipe ont constaté qu’une faible dose de Paraquat accélère la production de DRO dans les mitochondries des vers. Les mitochondries sont de petits organes intracellulaires dotés de membranes. Situées hors du noyau cellulaire, elles fonctionnent comme de petites usines énergétiques.
Au Mexique, de fortes concentrations de Paraquat sont utilisées pour détruire les plants de marijuana. M. Hekimi explique les différences d’effets de cet herbicide en fonction de la concentration employée : « Employé à forte concentration, le Paraquat empoisonne les cellules. En revanche, à très faible concentration, il émule les effets des mutations génétiques qui renforcent les niveaux de DRO dans les mitochondries et prolongent ainsi la durée de vie. »
La compréhension de ce mécanisme d’accentuation de la longévité constitue une étape importante dans l’étude du vieillissement selon Gerardo Ferbeyre, spécialiste des cellules sénescentes et professeur au département de biochimie de la Faculté de médecine de l’Université de Montréal.
« M. Hekimi a su réévaluer les effets théoriques des DRO sur le vieillissement, précise M. Ferbeyre. Il a découvert que les vers soumis à un stress oxydatif vivent plus longtemps, les DRO déclenchant des changements adaptatifs qui protègent leurs cellules des dommages. Cela modifie leur métabolisme, le poussant à économiser l’énergie pour la réaffecter à la réparation. » Bonne nouvelle pour l’être humain : comme le précise M. Ferbeyre, cet effet des DRO se retrouve chez les mammifères.
Selon M. Ferbeyre, la découverte de M. Hekimi permettrait de mieux cerner la contribution de l’activité physique à la prolongation de l’espérance de vie. « Une récente étude montre que l’exercice provoque un stress oxydatif. Il est donc tentant d’estimer que les bienfaits de l’activité physique pour l’être humain sont une manifestation du très ancien mécanisme moléculaire mis en lumière chez les vers par M. Hekimi et ses collègues. »
En ce qui concerne l’avenir, M. Hekimi estime que cette découverte de la contribution des DRO à la longévité pourrait trouver une application dans la lutte contre les maladies neurodégénératives, comme l’Alzheimer. Il explique que si la stimulation du suicide cellulaire est une bonne chose dans le cas des cellules aisément dupliquées, « les neurones sont beaucoup plus difficiles à remplacer parce qu’ils font l’objet d’interconnexions importantes et complexes établies au cours du développement cérébral ».
Bien avant que les neurones ne se suicident, des interventions fondées sur les DRO pourraient stimuler leur résistance et prévenir leur dégénérescence. « Il se pourrait que nous soyons un jour en mesure d’intervenir précocement pour stimuler ce mécanisme de surveillance, sans attendre que quelque chose ait commencé à mal fonctionner », estime M. Hekimi. Reste à savoir comment y parvenir… « Il existe un grand nombre de réactifs capables de modifier le mécanisme apoptotique. Ces mécanismes pourraient à terme contribuer à réguler les facteurs de stress des cellules, mais nous n’en sommes pas encore là. »
Pour l’heure, les découvertes de M. Hekimi relatives aux DRO risquent de pousser certaines personnes à réévaluer les pseudo bienfaits de l’ingestion des compléments contenant des antioxydants que l’on trouve dans le commerce. Ces compléments, en plus d’être très onéreux, pourraient en effet se révéler inutiles, voire nocifs. « On a tort de considérer les antioxydants comme une panacée », affirme M. Hekimi. En revanche, à long terme, leur opposé pourrait bien s’avérer bénéfique pour l’être humain, comme les recherches portant sur les vers donnent à le penser.