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Editorial mars 2003 par Marc TWAGIRUMUKIZA

De l'apoptose a la découverte des gènes de la longévité: rêve ou réalité ?

On a longtemps pensé que la mort des cellules, qu'elle soit liée au vieillissement, aux maladies ou aux accidents, ne pouvait représenter qu'un phénomène passif, inévitable, dû soit à des phénomènes d'agression et de destruction, soit à une incapacité de la cellule à assurer sa survie au-delà d'une certaine durée.
L'étude de la toute première étape de la vie a bouleversé ce dogme en révélant l'existence d'une forme normale, physiologique, de mort cellulaire prématurée, qui survient en l'absence de toute maladie et de tout processus de vieillissement et qui fait partie intégrante du programme de développement de l'embryon : cette "mort cellulaire programmée" a reçu le nom d'apoptose, du nom grec désignant la chute des feuilles en automne.
Actuellement la découverte de l'existence d'un programme génétique de suicide cellulaire et l'exploration de ses mécanismes sont en train de bouleverser la biologie et la médecine.
Voilà chers internautes, une page qui, je pense, va susciter beaucoup de curiosité et de réactions. Des réactions aussi nombreuses que celles soulevées par l'éditorial du mois de Septembre 2001(Oeil du médecin : la mort guette...), qui d'ailleurs était dans la même optique que celui-ci.
Avec nulle prétention de faire de cet éditorial un article scientifique, ou notes de cours sur la génétique moléculaire, mais plutôt une réflexion personnelle, décrivons génétiquement le chemin que traverse ces cellules vouées à la mort par le programme de l'éternel.

 

Reprenons les explications du Dr Jean-Ehrland RICCI [Dr Jean-Ehrland RICCI - INSERM U526. - Nice, France. Adresse actuelle : La Jolla Institute for Allergy and Immunology, San Diego, California, USA], au sujet de mécanismes de l'apoptose.

Des études ont découvert que la destruction programmée de ces cellules se fait par les enzymes spéciaux qui sont à l'origine des clivages au sein même de l'ADN cellulaire.
Ces protéases apoptogènes sont des protéases à cystéine qui possèdent une spécificité stricte de clivage de leur substrat après un résidu d'acide aspartique. Cette spécificité de clivage n'est partagée qu'avec une seule autre protéase, le granzyme B (une sérine protéase présente dans les lymphocytes T cytotoxiques). Ils ont été baptisés les CASPASES.
À ce jour 14 caspases ont été identifiées mais il ne fait aucun doute que cette liste n'est pas exhaustive.

D'où viennent alors ces enzymes ?
Ces enzymes sont produits par les autres cellules avec un programme pré-établi. Ce programme se trouve stocké dans génome, et est porté par des gènes. Le génome est l'ensemble de tous les chromosomes d'un organisme, (c'est-à-dire par exemple : 23 paires de chromosomes chez l'homme), lesquels sont composés de longs rubans d'ADN (support de notre hérédité) sur lesquels sont déposées les gènes.
Le gène est la portion d'un chromosome qui commande l'expression d'un caractère héréditaire précis.

Posons nous alors trois questions :

  • A-t-on découvert ces gènes codant pour l'apoptose ?
  • Existe-t-il des gènes codant pour un phénomène anti-apoptose dans une cellule, donc responsable de la longévité cellulaire, et avons-nous les mêmes gènes dans l'espèce humaine ?
  • De la découverte de ces gènes codant pour la longévité cellulaire peut-on espérer de pouvoir isoler les gènes codant pour la longévité dans l'espèce humaine ?

D'emblée, avec plusieurs auteurs, répondons " oui " aux deux premières questions.

Nous détenons la majeure partie de nos connaissances actuelles sur les mécanismes moléculaires de la régulation de l'apoptose de travaux menés sur le nématode Cænorhabditis elegans (Hengartner et Horvitz, 1994).

L'apoptose, nous dit Évelyne Ségal-Bendirdjian, [Évelyne Ségal-Bendirdjian , Unité INSERM U. 496, Institut universitaire d'hématologie, hôpital Saint-Louis, 1, avenue Claude-Vellefaux, 75010 Paris. Hématologie. Vol. 5, Numéro 5, Septembre - Octobre 1999 : 376-87, REVUES ET MINI-REVUES] est un processus génétiquement contrôlé jouant un rôle fondamental dans le développement et l'homéostasie cellulaire. Les cellules ont la capacité de répondre à des signaux très différents en activant un ensemble d'événements conduisant à leur mort par apoptose. Cette apoptose s'effectue selon un processus stéréotypé et conservé suggérant l'existence d'un mécanisme général de destruction.

Comment alors les signaux extérieurs sont-ils intégrés par la cellule en termes de décision de mort ou de survie ?

De même que pour la différenciation ou la multiplication cellulaire, cette intégration des signaux extérieurs se fait à l'intérieur de la cellule dans le noyau, au niveau de la régulation de l'expression des gènes. La première preuve du contrôle génétique de la mort cellulaire au cours du développement de l'embryon a été apportée par l'étude d'un très petit ver, le Caenorhabditis elegans, et a été récemment confirmée dans un organisme beaucoup plus complexe, la mouche drosophile.

Parce que le C. elegans est transparent, la mort cellulaire peut être très facilement étudiée par l'observation de l'organisme entier. Parmi les 1 090 cellules qui sont produites au cours de son développement, 131 vont mourir de mort cellulaire programmée. Deux gènes ont été identifiés, ced3 et ced4, dont l'expression induit la mort cellulaire; un troisième gène, ced9, empêche la mort cellulaire de survenir.
L'étude de divers mutants génétiques a montré que ced9 est un gène dont l'expression empêche ced3 et ced4 d'entraîner le déclenchement du programme de mort cellulaire.

Par ailleurs, il a été montré récemment que deux gènes de mammifères, ICE et bcl_2, ressemblaient étroitement à ced3 et ced9. Le gène ICE induit la mort programmée dans les cellules humaines; bcl_2, qui s'exprime en réponse à certains signaux, prévient la mort programmée dans les cellules humaines et dans les cellules de souris. Or l'introduction de bcl_2 dans l'embryon de C. elegans a le même effet préventif sur la mort que l'expression de ced9.

La découverte que le contrôle génétique de la mort cellulaire programmée a été conservé au cours de l'évolution, d'un petit ver à l'Homme, suggère que la mort cellulaire programmée joue un rôle essentiel dans le fonctionnement des organismes vivants.

 

Nous retenons donc que les mécanismes de l'apoptose ont été démystifiés et que nous osons aborder la troisième question : Les gènes de la longévité.

Nous nous souvenons ce qu'est c'est la mort humaine [Oeil du médecin : la mort guette...].

Parlons alors de la mort cellulaire et le système nerveux et voyons d'abord comment se met en place l'organisation extrêmement complexe du cerveau.
Dans l'embryon, les cellules nerveuses (les neurones) se multiplient, se déplacent, et envoient des prolongements (axones) qui leur permettent d'établir des connections (synapses) avec d'autres populations cellulaires (muscles, autres neurones) et de constituer ainsi, de proche en proche, les réseaux indispensables au fonctionnement du système nerveux.
Dans la plupart des régions du système nerveux, 10 à 70 % des neurones (en moyenne la moitié) vont mourir peu après l'établissement de ces contacts. Le nombre de neurones produits au cours de la gestation dépasse celui de leurs partenaires cellulaires. Les neurones entrent en compétition pour obtenir un facteur de survie précis, produit par leurs partenaires cellulaires, qui seul leur permettra d'éviter la mort.

Ainsi seront éliminés les neurones ayant établi des circuits peu performants (inutiles) qui parasiteraient les circuits efficaces, et les neurones ayant établi des connections aberrantes (dangereuses) avec des cellules qui ne sont pas leurs partenaires. Progressivement, les circuits efficaces nés de ces dialogues élémentaires vont former de multiples réseaux éphémères, dont la stabilisation déterminera la survie des neurones qui y participent. Ainsi naît la structure du système nerveux, formé de quelques dizaines de milliards de neurones spécialisés, chacun câblé en moyenne à une dizaine de milliers d'autres neurones.

Au début 2001, les deux équipes (l'une de la société privée Celera, du Maryland, aux Etats-Unis,dirigée par le généticien Craig Venter ; l'autre, d'un consortium international de séquençage du génome humain, financé par des fonds publics.) travaillant sur le séquençage du génome humain avaient annoncé que les êtres humains possèdent quelque 30.000 gènes, soit à peine deux à trois fois plus qu'une mouche et bien moins que les 100.000 ou 140.000 estimés auparavant.

Alors qu'actuellement, la mise au point de "la carte génétique humaine" reste l'objectif principal pour les chercheurs généticiens, pour la génétique moléculaire, l'ère est à la découverte des gènes de la longévité.
Nous citons, à titre uniquement d'exemple sans prétendre les valider, des découvertes optimistes que nous détenons par divers médias, sans oublier que pour certains chercheurs, l'existence de tels gènes ne serait pas scientifiquement démontrable et que prétendre les découvrir serait utopique.

De ces découvertes optimistes, citons à titre d'exemple qu'une équipe de chercheurs américains, dirigée par l'italien Puca, a fait une considérable découverte, publiée dans la revue "Proceedings of the National Academy of Sciences", concernant les gènes de la longévité. Ils sont réussi à localiser la zone du chromosome dans la quelle se trouvent, probablement, les gènes de la longévité.
Plus de 300 personnes âgées de plus de 90 ans, et appartenant à 137 familles ont pris part à la recherche.

Après l'examen du DNA sur toutes les personnes, les chercheurs en viennent à une conclusion : les gens qui ont passé le cap des 90 ans avaient en commun une ressemblance dans une zone particulière du chromosome 4 ed et il est donc possible que ce soit dans cette zone que demeurent les gènes de la longévité.

D'autres chercheurs ont repéré chez l'homme, dans le même chromosome 4, une région du génome contenant des gènes qu'ils jugent impliqués dans la longévité. Ces recherches, qui étaient dirigées par Thomas Perls, du Beth Israel Deaconess Medical Center, et Louis M. Kunkel, du Howard Hughes Medical Institute, sont publiées dans le numéro du 28 août des Proceedings of the National Academy of Sciences.

Selon eux, des analyses génétiques additionnelles de nonagénaires et de centenaires conduiront à l'identification de ces quelques gènes conférant la longévité, parmi les quelque centaines que compte la région concernée du chromosome 4.
Les analyses génétiques ont porté sur les génomes d'un groupe de 308 personnes âgées d'au moins 90 ans, constitué d'ensembles de deux frères et sœurs ou plus, dont un a au minimum 98 ans.
"Il est clair pour nous que la longévité a une composante génétique" a déclaré Kunkel. Si un frère ou une sœur est centenaire, il y aura fréquemment un deuxième frère ou sœur qui le sera aussi.
Les chercheurs pensent que la génétique joue un rôle plus important que l'environnement dans les durées de vie exceptionnellement longues. Dès que les gènes concernés seront trouvés, les scientifiques tenteront de comprendre les voies d'action biochimiques contribuant à la longévité. Cela pourrait conduire à la mise au point de médicaments permettant de renvoyer différentes maladies jointes au processus de vieillissement comme, par exemple, les maladies cardiovasculaires, le cancer et l' Alzheimer.

Butare le 14 mars 2003 Marc TWAGIRUMUKIZA. twamarc@yahoo.fr

 

 
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