Des chercheurs ont découvert un lien entre l’alimentation, les rythmes circadiens, la santé oculaire et la durée de vie dans les pays en développement. Drosophila.
Le corps humain présente parfois des liens étranges et inattendus avec la santé. Par exemple, le microbiome intestinal – les trillions de bactéries et autres microbes qui vivent dans notre tube digestif – pourrait avoir des liens avec la perte de poids, la maladie de Lou Gehrig, l’autisme, la sévérité de COVID-19, ainsi que la sécurité et l’efficacité des médicaments.
Les chercheurs ont maintenant trouvé un autre lien surprenant. Lors d’une expérience sur des mouches, ils ont découvert que le processus de vieillissement est déterminé par des processus dans l’œil.
Les scientifiques ont démontré pour la première fois l’existence d’un lien entre l’alimentation, les rythmes circadiens, la santé des yeux et la durée de vie. Drosophila. Publiée dans le numéro du 7 juin 2022 de la revue Nature Communicationsles chercheurs du Buck Institute ont découvert de façon inattendue que des processus dans l’œil de la mouche sont en fait à l’origine du processus de vieillissement.
Des études antérieures ont montré chez l’homme qu’il existe un lien entre les troubles oculaires et une mauvaise santé. “Notre étude montre qu’il s’agit plus que d’une corrélation : le dysfonctionnement de l’œil peut en fait entraîner des problèmes dans d’autres tissus”, a déclaré l’auteur principal et professeur au Buck Institute, Pankaj Kapahi, dont le laboratoire a démontré pendant des années que le jeûne et la restriction calorique peuvent améliorer de nombreuses fonctions du corps. “Nous montrons maintenant que non seulement le jeûne améliore la vue, mais que l’œil joue en fait un rôle dans l’influence sur la durée de vie.”
“La découverte que l’œil lui-même, au moins chez la drosophile, peut réguler directement la durée de vie a été une surprise pour nous”, a déclaré l’auteur principal, Brian Hodge, PhD, qui a fait ses études postdoctorales dans le laboratoire de Kapahi.
Selon Brian Hodge, l’explication de ce lien réside dans les “horloges” circadiennes, la machinerie moléculaire de chaque cellule de chaque organisme, qui ont évolué pour s’adapter aux stress quotidiens, tels que les changements de lumière et de température causés par le lever et le coucher du soleil. Ces oscillations de 24 heures – les rythmes circadiens – affectent des comportements animaux complexes, tels que les interactions prédateur-proie et les cycles veille/sommeil, jusqu’à la régulation temporelle des fonctions moléculaires de transcription des gènes et de traduction des protéines.
En 2016, le laboratoire de Kapahi a publié une étude dans . Cell Metabolism montrant que les mouches des fruits soumises à un régime alimentaire restreint présentaient des changements significatifs dans leurs rythmes circadiens en plus de prolonger leur durée de vie. Lorsque Hodge a rejoint le laboratoire plus tard dans l’année, il a voulu approfondir ses recherches pour déterminer quels processus qui améliorent les fonctions circadiennes étaient modifiés par le changement de régime alimentaire et si les processus circadiens étaient nécessaires à l’allongement de la durée de vie observé avec la restriction alimentaire.
“La mouche à fruits a une durée de vie très courte, ce qui en fait un très beau modèle qui nous permet de cribler beaucoup de choses à la fois”, a déclaré Hodge, qui est actuellement chercheur chez Fountain Therapeutics à South San Francisco. L’étude a commencé par une vaste enquête visant à déterminer quels gènes oscillent de manière circadienne lorsque les mouches soumises à un régime sans restriction sont comparées à celles nourries avec seulement 10 % des protéines du régime sans restriction.
Hodge a immédiatement remarqué que de nombreux gènes étaient à la fois sensibles au régime alimentaire et présentaient des fluctuations à différents moments, ou “rythmiques”. Il a ensuite découvert que les gènes rythmiques les plus activés par la restriction alimentaire semblaient tous provenir de l’œil, plus précisément des photorécepteurs, les neurones spécialisés de la rétine de l’œil qui réagissent à la lumière.
Cette découverte a conduit à une série d’expériences visant à comprendre comment la fonction oculaire s’inscrit dans l’histoire de la restriction alimentaire qui peut prolonger la durée de vie. Par exemple, ils ont mis en place des expériences montrant que le fait de maintenir les mouches dans une obscurité constante prolongeait leur durée de vie. “Cela nous a paru très étrange”, a déclaré Hodge. “Nous avions pensé que les mouches avaient besoin que les signaux lumineux soient rythmés, ou circadiens”.
Ils ont ensuite utilisé la bioinformatique pour demander : Les gènes de l’œil qui sont également rythmiques et sensibles à la restriction alimentaire influencent-ils la durée de vie ? La réponse a été positive.
“Nous pensons toujours à l’œil comme à quelque chose qui nous sert, pour fournir la vision. Nous ne le considérons pas comme quelque chose qui doit être protégé pour protéger l’ensemble de l’organisme”, a déclaré Kapahi, qui est également professeur adjoint d’urologie à l’UCSF.
Comme les yeux sont exposés au monde extérieur, a-t-il expliqué, les défenses immunitaires y sont très actives, ce qui peut conduire à une inflammation qui, lorsqu’elle est présente pendant de longues périodes, peut entraîner des problèmes de santé.de temps, peut causer ou aggraver une variété de maladies chroniques communes. De plus, la lumière en elle-même peut provoquer une dégénérescence des photorécepteurs qui peut entraîner une inflammation.
“Fixer les écrans d’ordinateur et de téléphone, et être exposé à la pollution lumineuse jusque tard dans la nuit sont des conditions très perturbantes pour les horloges circadiennes”, a déclaré Kapahi. “Cela perturbe la protection de l’œil et cela pourrait avoir des conséquences au-delà de la seule vision, en endommageant le reste du corps et le cerveau.”
Il reste beaucoup à comprendre sur le rôle que joue l’œil dans la santé globale et la durée de vie d’un organisme, notamment : comment l’œil régule-t-il la durée de vie, et le même effet s’applique-t-il à d’autres organismes ?
La plus grande question soulevée par ces travaux, dans la mesure où ils pourraient s’appliquer aux humains, est tout simplement la suivante : les photorécepteurs des mammifères ont-ils un effet sur la longévité ? Probablement pas autant que chez la mouche à fruits, a déclaré Hodge, notant que la majorité de l’énergie chez la mouche à fruits est consacrée à l’œil. Mais comme les photorécepteurs ne sont que des neurones spécialisés, a-t-il ajouté, “le lien le plus fort, à mon avis, est le rôle que la fonction circadienne joue dans les neurones en général, en particulier avec les restrictions alimentaires, et comment ces dernières peuvent être exploitées pour maintenir la fonction neuronale tout au long du vieillissement.”
Une fois que les chercheurs auront compris comment ces processus fonctionnent, ils pourront commencer à cibler l’horloge moléculaire pour ralentir le vieillissement, a déclaré Hodge, ajoutant qu’il se pourrait que les humains puissent aider à maintenir la vision en activant les horloges dans nos yeux. “Cela pourrait se faire par le biais d’un régime alimentaire, de médicaments, de changements de mode de vie… De nombreuses recherches très intéressantes nous attendent”, a-t-il déclaré.
Référence : “Dietary restriction and the transcription factor clock delay eye aging to extend lifespan in Drosophila” 7 juin 2022, Nature Communications.
DOI: 10.1038/s41467-022-30975-4
Les autres chercheurs de Buck impliqués dans cette étude sont Geoffrey T. Meyerhof, Subhash D. Katewa, Ting Lian, Charles Lau, Sudipta Bar, Simon Melov et Birgit Schilling. Les autres collaborateurs sont : Nicole Leung, Département de neurobiologie, Université de Stanford ; David Li-Kroeger, Département de neurologie, Baylor College of Medicine ; et Menglin Li et Craig Montell, Institut de recherche en neurosciences et Département de biologie moléculaire, cellulaire et développementale, Université de Californie, Santa Barbara.
Remerciements : Ce travail a été soutenu par des subventions accordées à P.K. par l’American Federation of Aging Research, par les subventions NIH R01 R01AG038688 et AG045835 et par la Fondation Larry L. Hillblom. B.A.H. est soutenu par la bourse NIH/NIA T32 AG000266 et C.M. est soutenu par les bourses NIH/NEI EY008117 et EY010852. Nous remercions le Buck Institute Proteomics Core et le soutien de l’instrumentation provenant de la subvention d’instrumentation partagée 1S10 OD016281 du NCRR.
