One of the original hypotheses of organismal longevity posits that aging is the natural result of entropy on the cells, tissues, and organs of the animal—a slow, inexorable slide into nonfunctionality caused by stochastic degradation of its parts. We now have evidence that aging is instead at least in part genetically regulated. Many mutations have been discovered to extend lifespan in organisms of all complexities, from yeast to mammals. The study of metazoan model organisms, such as Caenorhabditis elegans, has been instrumental in understanding the role of genetics in the cell biology of aging. Longevity mutants across the spectrum of model organisms demonstrate that rates of aging are regulated through genetic control of cellular processes. The regulation and subsequent breakdown of cellular processes represent a programmatic decision by the cell to either continue or abandon maintenance procedures with age. Our understanding of cell biological processes involved in regulating aging have been particularly informed by longevity mutants and treatments, such as reduced insulin/IGF-1 signaling and dietary restriction, which are critical in determining the distinction between causes of and responses to aging and have revealed a set of downstream targets that participate in a range of cell biological activities. Here we briefly review some of these important cellular processes
Titre de la review
La biologie de la cellule sénescente
La biologie de la cellule sénescente
Résumé de la review
Le vieillissement de l'organisme ainsi que les maladies liées à l'âge telles que Parkinson ou Alzheimer se caractérisent par des altérations métaboliques. Afin de traiter le vieillissement dans un contexte plutôt médical, il est essentiel de comprendre son origine et ses effets sur la biologie de la cellule.
-Un premier élément affecté par le vieillissement est le télomère chromosomique. Il subit une réduction au cours des réplications donc sa taille initiale est déterminant de la durée de vie d'un organisme. En effet, une fois raccourcit, le cycle cellulaire est définitivement interrompu. Il a été montré que des stress favorisent la diminution des télomères, alors que leur protection augmente la durée de vie.
-Des facteurs de transcriptions sont aussi impliqués dans la sénescence comme p53, FOXO ou encore mTOR. Leur activation ou leur perte de régulation peut être causée par la perte de sensibilisation de récepteurs au cours du temps ou par l'augmentation de stress cellulaires, comme le stress oxydatif lié à l'âge. Le vieillissement a donc aussi une origine transcriptionnelles et les fonctions atteintes sont multiples allant du cycle cellulaire à la réparation de l'ADN, en passant par la résistance aux stress ou encore le métabolisme énergétique. Des études mutants ou sur-exprimant certains de ces facteurs ont montrés un allongement de la durée de vie chez des espèces telles que le nématode ou la souris.
-Le complexe de pore nucléaire (NPC) est un élément impliqué dans la sénescence car son rôle essentiel dans l'échange d'information entre le noyau et le cytoplasme est altéré avec le temps. En effet, il est composé de protéines à longue durée de vie subissant donc des dommages qui s'accumulent et pouvant donc altérer leur structure et leur fonction.
-Les éléments structuraux du noyau sont aussi important dans le maintien de l'intégrité génomique. En particulier, les lamines organisant le génome et la membrane nucléaire sont affectées avec l'âge, menant à une dérégulation des structures et donc des tissus.
-Le protéasome joue un rôle essentiel dans le maintien des fonctions cellulaires en recyclant les protéines déficientes et usagées. Les protéines du protéasomes sont aussi à longue durée de vie et l'âge impacte ses fonctions par accumulations de dommages, notamment liés au stress oxidatif. La perte de fonction du protéasome avec l'âge affecte la protéomique cellulaire de manière négative par la conservation de protéines peu fonctionnelles.
-La diminution du processus d'autophagie aussi est impliqué dans le vieillissement car sa fonction serait de recycler le matériel cellulaire altéré. L'origine de cette diminution d'activité serait transcriptionnelle.
-De la même manière, une perte de contrôle qualité des protéines nouvellement synthétisée au niveau du réticulum endoplasmique est observée avec l'âge. Cette perte a certainement pour origine la perte de régulation transcriptionnelle liée à l'âge.
-Le fonctionnement et la réplication des mitochondries est un élément important dans la sénescence cellulaire. Une perte d'activité mitochondriale est en grande partie responsable de la perte de fonction cellulaire qui dépend beaucoup de la production d'énergie. Cependant, des mutants affectés dans les fonctions mitochondriales mènent à une espérance de vie améliorée. Ceci s'explique sans doute par la génération moindre de ROS causant des dégâts cellulaires.
-D'autres facteurs comme l'altération du cytosquelette ou de la matrice extracellulaire sont supposés jouer un rôle dans le vieillissement de l'organisme. Ces facteurs sont particulièrement mis en évidence dans les pathologies neurodégénératives.
Le vieillissement de l'organisme ainsi que les maladies liées à l'âge telles que Parkinson ou Alzheimer se caractérisent par des altérations métaboliques. Afin de traiter le vieillissement dans un contexte plutôt médical, il est essentiel de comprendre son origine et ses effets sur la biologie de la cellule.
-Un premier élément affecté par le vieillissement est le télomère chromosomique. Il subit une réduction au cours des réplications donc sa taille initiale est déterminant de la durée de vie d'un organisme. En effet, une fois raccourcit, le cycle cellulaire est définitivement interrompu. Il a été montré que des stress favorisent la diminution des télomères, alors que leur protection augmente la durée de vie.
-Des facteurs de transcriptions sont aussi impliqués dans la sénescence comme p53, FOXO ou encore mTOR. Leur activation ou leur perte de régulation peut être causée par la perte de sensibilisation de récepteurs au cours du temps ou par l'augmentation de stress cellulaires, comme le stress oxydatif lié à l'âge. Le vieillissement a donc aussi une origine transcriptionnelles et les fonctions atteintes sont multiples allant du cycle cellulaire à la réparation de l'ADN, en passant par la résistance aux stress ou encore le métabolisme énergétique. Des études mutants ou sur-exprimant certains de ces facteurs ont montrés un allongement de la durée de vie chez des espèces telles que le nématode ou la souris.
-Le complexe de pore nucléaire (NPC) est un élément impliqué dans la sénescence car son rôle essentiel dans l'échange d'information entre le noyau et le cytoplasme est altéré avec le temps. En effet, il est composé de protéines à longue durée de vie subissant donc des dommages qui s'accumulent et pouvant donc altérer leur structure et leur fonction.
-Les éléments structuraux du noyau sont aussi important dans le maintien de l'intégrité génomique. En particulier, les lamines organisant le génome et la membrane nucléaire sont affectées avec l'âge, menant à une dérégulation des structures et donc des tissus.
-Le protéasome joue un rôle essentiel dans le maintien des fonctions cellulaires en recyclant les protéines déficientes et usagées. Les protéines du protéasomes sont aussi à longue durée de vie et l'âge impacte ses fonctions par accumulations de dommages, notamment liés au stress oxidatif. La perte de fonction du protéasome avec l'âge affecte la protéomique cellulaire de manière négative par la conservation de protéines peu fonctionnelles.
-La diminution du processus d'autophagie aussi est impliqué dans le vieillissement car sa fonction serait de recycler le matériel cellulaire altéré. L'origine de cette diminution d'activité serait transcriptionnelle.
-De la même manière, une perte de contrôle qualité des protéines nouvellement synthétisée au niveau du réticulum endoplasmique est observée avec l'âge. Cette perte a certainement pour origine la perte de régulation transcriptionnelle liée à l'âge.
-Le fonctionnement et la réplication des mitochondries est un élément important dans la sénescence cellulaire. Une perte d'activité mitochondriale est en grande partie responsable de la perte de fonction cellulaire qui dépend beaucoup de la production d'énergie. Cependant, des mutants affectés dans les fonctions mitochondriales mènent à une espérance de vie améliorée. Ceci s'explique sans doute par la génération moindre de ROS causant des dégâts cellulaires.
-D'autres facteurs comme l'altération du cytosquelette ou de la matrice extracellulaire sont supposés jouer un rôle dans le vieillissement de l'organisme. Ces facteurs sont particulièrement mis en évidence dans les pathologies neurodégénératives.
Rigueur de la review
La revue survole les mécanismes impliqués dans le vieillissement sans en donner la véritable origine.
La revue survole les mécanismes impliqués dans le vieillissement sans en donner la véritable origine.
Ce que cette review apporte au débat
Cette revue indique les caractéristiques d'une cellule sénescente en décrivant les mécanismes et les éléments cellulaires impliqués dans la perte de fonction lié à l'âge.
Cette revue indique les caractéristiques d'une cellule sénescente en décrivant les mécanismes et les éléments cellulaires impliqués dans la perte de fonction lié à l'âge.
Dernière modification il y a plus de 7 ans.