Le premier atlas cellulaire des mouches vieillissantes révèle les mécanismes du vieillissement dans le cycle de vie de Drosophila.

Le vieillissement est un processus naturel dans la vie multicellulaire, et de nombreux phénotypes associés au vieillissement sont conservés chez les mammifères et d'autres animaux. Ce processus augmente le risque de développer diverses maladies, telles que les maladies cardiovasculaires, les maladies neurodégénératives et le cancer. Bien qu'il existe une longue histoire de recherche sur le vieillissement et que plusieurs hypothèses sur le vieillissement aient été proposées, la compréhension des effets du vieillissement sur la composition et le maintien des différents types de cellules reste limitée. Il n'est pas non plus clair si tous les types de cellules vieillissent à la même vitesse, ou si le transcriptome d'un type de cellule peut être utilisé pour prédire l'âge. De plus, les gènes et les voies de signalisation qui conduisent à la sénescence dans différents types de cellules ne sont pas entièrement compris.

Un article récent dans Science, "L'Atlas des Cellules Vieillissantes de la Mouche identifie des caractéristiques de vieillissement exhaustives à la résolution cellulaire," montre que le séquençage d'ARN à noyau unique de Drosophila melanogaster a été réalisé à plusieurs moments de son cycle de vie. L'article identifie des caractéristiques de vieillissement exhaustives à la résolution cellulaire. Après avoir examiné plus de 850 000 noyaux provenant de 163 types de cellules, l'équipe a identifié des changements dans l'expression des gènes et la composition cellulaire au cours du vieillissement, développé un modèle de l'horloge du vieillissement, et classé le taux de vieillissement des différents types de cellules par rapport à quatre caractéristiques du vieillissement. L'atlas servira de ressource importante pour étudier les principes fondamentaux du vieillissement chez les organismes complexes.

Pourquoi Drosophila melanogaster ?

Drosophila melanogaster joue un rôle crucial dans l'avancement des domaines de la génétique, de la neurobiologie, du développement et du vieillissement. La plupart des gènes associés aux maladies humaines (environ 75 %) ont des homologues fonctionnellement similaires chez Drosophila. Drosophila est également un modèle courant pour étudier le vieillissement car il présente plusieurs changements fonctionnels liés à l'âge observés chez les humains, tels que des déclins de l'activité motrice, de l'apprentissage et de la mémoire, de la fonction cardiaque et de la fertilité. Ainsi, une compréhension complète des mécanismes moléculaires et génétiques du déclin lié à l'âge chez Drosophila pourrait fournir des informations précieuses pour les études sur le vieillissement dans cette espèce et d'autres organismes, y compris les humains.

L'Atlas des Cellules Vieillissantes de la Mouche

Les avancées dans la technologie de séquençage d'ARN à cellule unique et la création de l'Atlas des Cellules de Drosophila (FCA) ont rendu possible l'étude du phénotype de vieillissement de Drosophila au niveau de la cellule unique. S'appuyant sur le FCA existant, l'équipe a utilisé le séquençage d'ARN pour générer un atlas de cellules uniques de Drosophila adultes âgés de 5 jours et a séquencé plus de 868 000 noyaux provenant de 163 types de cellules dans les tissus de la tête et du corps de mouches mâles et femelles à 30, 50 et 70 jours d'âge. En combinant ces données, les chercheurs ont créé un atlas de transcriptome à noyau unique des différents cycles de vie de Drosophila melanogaster, appelé l'Atlas des Cellules Vieillissantes de la Mouche (AFCA), caractérisant les changements dans la plupart des tissus des mouches mâles et femelles tout au long de leur vie.

Atlas Cellulaire de Drosophila. (Lu et al., 2023)

En caractérisant 163 types de cellules, l'équipe a comparé ces types de cellules pour les changements liés à l'âge dans l'expression des gènes, les changements dans la composition cellulaire, et les voies communes associées au vieillissement. Par exemple, différents types de cellules chez Drosophila vieillissent différemment, chacun suivant un processus impliquant des motifs spécifiques au type de cellule ; le gène neuroglobine 1, un marqueur des muscles de vol indirects chez Drosophila, subit un déclin dramatique avec l'âge. L'équipe a également développé un modèle d'horloge de vieillissement pour prédire le vieillissement de Drosophila à partir des données de transcriptome mononucléaire, suggérant que l'expression des gènes ribosomiques est un prédicteur d'âge conservé. De plus, l'étude a identifié des motifs de vieillissement spécifiques aux types de cellules, des différences dans le nombre de gènes exprimés et les caractéristiques des types de cellules pendant le vieillissement, avec différents types de cellules étant affectés différemment par différentes caractéristiques du vieillissement.

Changements dans la composition des types de cellules pendant le vieillissement chez Drosophila. (Lu et al., 2023)

AFCA fournit une ressource importante pour étudier le vieillissement et les maladies liées à l'âge, a le potentiel de servir de référence pour le vieillissement de l'organisme entier, peut être utilisée comme base pour explorer différentes maladies liées à l'âge, et pour comprendre à la résolution cellulaire comment différentes perturbations de longévité peuvent prolonger la durée de vie. L'étude fournira des informations supplémentaires sur des facteurs tels que l'alimentation, les médicaments et les maladies qui peuvent modifier les trajectoires de vieillissement, rendant ainsi les organismes 'plus jeunes' ou 'plus vieux' que leur âge réel.

Référence :

1. Lu, Tzu-Chiao, et al. "L'Atlas des Cellules Vieillissantes de la Mouche identifie des caractéristiques de vieillissement exhaustives à la résolution cellulaire." Science 380.6650 (2023) : eadg0934.