Nous en sommes arrivés au sixième des douze signes distinctifs du vieillissement : le dysfonctionnement mitochondrial ! Ce dysfonctionnement fait partie du groupe des signes distinctifs antagonistes. Il répond aux signes distinctifs principaux – instabilité génomique, raccourcissement des télomères, altérations épigénétiques et perte de protéostasie – ou causes principales de lésions cellulaires. Contrairement aux signes distinctifs principaux, les signes antagonistes ont des effets opposés selon leur intensité. Initialement, à faible intensité, ces réponses atténuent les dommages causés par les signes distinctifs principaux, mais elles finissent par devenir elles-mêmes néfastes.
Rencontrez les mitochondries
Les mitochondries sont un organite ou compartiment important de la cellule. Elles décomposent les molécules alimentaires et produisent de l'ATP, le carburant moléculaire de la cellule. Au-delà de la production d'énergie, les mitochondries jouent également un rôle essentiel dans la formation et la mort des cellules, dans leur réponse aux infections et aux blessures, et dans les changements qui conduisent au cancer et au vieillissement.
Parmi les caractéristiques uniques de cet organite, on trouve sa propre ADN et sa grande réactivité aux besoins énergétiques de la cellule. En fusionnant, en se divisant et en formant de vastes réseaux dans la cellule, ils peuvent répondre aux variations de la demande énergétique. Ils peuvent même se déplacer à l'intérieur de la cellule pour localiser le besoin énergétique.
Dysfonctionnement mitochondrial et vieillissement
À mesure que les cellules et les organismes vieillissent, l'efficacité de la chaîne respiratoire – le processus par lequel les mitochondries produisent de l'ATP – diminue et la production d'ATP diminue. Une théorie du vieillissement, appelée théorie des radicaux libres mitochondriaux, suggère qu'en raison du dysfonctionnement lié au vieillissement, la production d'espèces réactives de l'oxygène (ERO) augmente. Cette augmentation des ERO dans la cellule provoque alors une détérioration accrue des mitochondries et des dommages cellulaires plus étendus. Cependant, dans un premier temps, l'augmentation des ERO semble déclencher un signal de survie induit par le stress et activer une réponse compensatoire ; en résumé, l'augmentation des ERO incite la cellule à, dans un premier temps, améliorer ses performances. Au-delà d'un certain seuil, cependant, les niveaux d'ERO aggravent les dommages au lieu de les atténuer.
On sait également que le dysfonctionnement mitochondrial contribue au vieillissement, indépendamment des ROS. Plusieurs mécanismes peuvent être à l'origine de ce phénomène, notamment la capacité réduite des mitochondries à se former – capacité dynamique évoquée précédemment – suite à des lésions de l'ADN mitochondrial. Vous vous souviendrez peut-être du point de vue de Hallmark 2, sur l'attrition des télomères, selon lequel une partie du vieillissement dû à un dysfonctionnement de l'ADN peut être inversée par l'activation de la télomérase. Il a également été démontré que la fonction mitochondriale est partiellement inversée par l'activation de la télomérase ; et de nombreuses preuves suggèrent que les télomères contribuent au contrôle de la fonction mitochondriale et protègent contre les maladies liées à l'âge.
Lorsque les mitochondries ne peuvent pas produire suffisamment d’énergie, en raison de l’accumulation de dommages et de l’échec de leur réparation, la cellule peut être poussée vers la sénescence ou déclencher l’apoptose.
Réagir au dysfonctionnement mitochondrial
La cellule peut répondre au dysfonctionnement mitochondrial de plusieurs manières, mais nous en discuterons deux : la mitohormèse, appelée hormèse ci-dessous, et la mitophagie, une autophagie spécifique aux mitochondries.
L'hormèse est un concept qui suggère que les traitements toxiques légers déclenchent des réponses compensatoires bénéfiques. Ces réponses vont au-delà de la simple réparation des dommages et peuvent produire une amélioration, même par rapport à la cellule pré-endommagée. Ceci explique pourquoi, jusqu'à un certain point, une augmentation des ROS améliore la santé cellulaire. La metformine, par exemple, un géroprotecteur connu, a été suggérée comme un poison mitochondrial de faible intensité ; l'état de faible énergie qui en résulte (car les mitochondries fonctionnent moins efficacement) active l'AMPK et augmente la durée de vie.
La mitophagie, le mécanisme d'élimination des déchets par les mitochondries, cible les mitochondries déficientes ou endommagées pour les dégrader. Il est intéressant de noter, et peut-être sans surprise compte tenu de nos connaissances sur l'autophagie, que le jeûne et l'exercice d'endurance pourraient améliorer l'espérance de vie en prévenant la dégénérescence mitochondriale. Ces effets bénéfiques sont dus, au moins en partie, au déclenchement de la mitophagie.
Dysfonctionnement mitochondrial visible
Le dysfonctionnement mitochondrial et le stress oxydatif (par les ROS) sont particulièrement visibles dans le cadre du vieillissement cutané. Les mitochondries jouent un rôle important dans le fonctionnement de la peau ; elles produisent l'énergie nécessaire à des processus cellulaires importants comme la signalisation, la cicatrisation, la pigmentation, l'homéostasie vasculaire et la croissance des cheveux. Elles contribuent également à la défense contre les infections.
Les dommages mitochondriaux, qui s'accumulent avec l'âge et en réponse à l'exposition au soleil et aux polluants, sont directement liés aux phénotypes du vieillissement cutané : formation de rides, grisonnement et chute des cheveux, pigmentation irrégulière et cicatrisation ralentie. Il est important de noter que de nombreux mécanismes contribuant au vieillissement cutané ne sont pas entièrement compris ; nous ne pouvons pas expliquer précisément pourquoi les cheveux s'affinent ou grisonnent, par exemple. Cependant, quelques comportements simples peuvent contribuer à prévenir ou à atténuer les dommages mitochondriaux : la restriction calorique (jeûne) et l'application d'une crème solaire.
Des modèles animaux montrent que la restriction calorique favorise l'épaississement de l'épiderme (la couche supérieure de la peau) et prévient, par exemple, l'amincissement de la peau et la chute des poils. Lors d'une expérience, des souris ayant consommé 60 % de l'alimentation des témoins pendant six mois ont présenté un remodelage significatif de leur vascularisation, de leur peau et de leur pelage. De plus, les souris étaient en meilleure santé et plus minces que leurs congénères sur plusieurs points.
En complément du jeûne , protéger la peau du soleil (et des rayons UV) peut contribuer à prévenir les dommages mitochondriaux et leurs effets. La peau exposée au soleil présente des niveaux plus élevés de dommages à l'ADN mitochondrial, ce qui entraîne une baisse de la production d'énergie et des dommages cellulaires plus importants. L'application régulière d'une crème solaire sur la peau exposée au soleil peut constituer une couche protectrice qui prévient les dommages et les rides.
Protégez vos mitochondries
Il est facile de comprendre comment un dysfonctionnement mitochondrial peut contribuer au vieillissement, même d'un simple point de vue énergétique. Moins d'énergie signifie moins d'accomplissements. C'est vrai pour vos mitochondries et le samedi matin, lorsque la liste des choses à faire est longue. Comme pour la plupart des points clés évoqués jusqu'à présent, vivre sainement et même pratiquer le jeûne régulièrement peut remédier à certains dommages mitochondriaux liés au vieillissement. Et, selon les célèbres paroles de Baz Luhrmann : « Mettez de la crème solaire. Si je ne devais vous donner qu'un seul conseil pour l'avenir, ce serait la crème solaire. »
Rédigé par : Katsume Stoneham, BS, biologie moléculaire, MA, santé publique
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