Pendant l’érébose, les protéines fluorescentes telles que la GFP et la RFP disparaissent, rendant les cellules “noires”. Au début de l’érébose, les cellules perdent la GFP cytoplasmique (cellules en bas à gauche). Puis, les cellules érébosiques perdent la GFP nucléaire (une cellule au centre) et la RFP nucléaire (une cellule en haut au centre). Crédit : RIKEN
Des chercheurs ont découvert un type de mort cellulaire jusqu’alors inconnu qui a lieu dans les intestins de la drosophile commune. Les chercheurs pensent que ce nouveau processus, appelé “érébose”, joue un rôle dans le métabolisme intestinal. Ces résultats obligent à repenser le concept conventionnel de la mort cellulaire et, dans le même temps, bouleversent la théorie précédemment établie de l’homéostasie des tissus dans l’intestin. Ces travaux ont été publiés dans la revue scientifique PLOS Biology le 25 avril 2022, et ont été dirigés par Sa Kan Yoo au Centre RIKEN de recherche sur la dynamique des biosystèmes (BDR).
Comme la peau, les cellules qui composent les intestins meurent constamment et sont remplacées par de nouvelles cellules. Ce processus, connu sous le nom de renouvellement, contribue à maintenir l’équilibre, ou homéostasie, entre la croissance et le renouvellement des tissus. La théorie classique du renouvellement des cellules intestinales est que les cellules vieillissantes ou endommagées meurent par un mécanisme appelé apoptose. L’apoptose, souvent appelée “mort cellulaire planifiée”, est l’un des trois types de mort cellulaire actuellement reconnus. Cette théorie est remise en question par la nouvelle étude, qui apporte la preuve d’un deuxième type de mort cellulaire programmée qui pourrait être exclusif aux intestins.
Comme c’est souvent le cas, cette découverte est survenue par accident. Les chercheurs étudiaient une version mouche à fruits de l’ANCE, une enzyme qui aide à réduire la pression sanguine. Ils ont remarqué que Ance dans l’intestin de la mouche était inégale, et que les cellules qui la contenaient avaient des caractéristiques étranges. “Nous avons découvert que l’Ance marquait certaines cellules étranges dans l’intestin de la mouche à fruits”, explique Yoo. “Mais il nous a fallu beaucoup de temps pour comprendre que ces cellules étranges étaient en fait en train de mourir”. Ils ont constaté que les cellules étranges étaient sombres, dépourvues de membranes nucléaires, de mitochondries et de cytosquelettes, et parfois même DNA and other cellular items that are needed for cells to stay alive.
The process was so gradual and unlike the more sudden and explosive cell death seen in apoptosis, that they realized it might be something new. Because the Ance-positive cells were often near where new cells are born in the gut, they theorized that the new type of cell death is related to turnover in the intestines. They tentatively named the process erebosis, based on the Greek ‘erebos’ meaning ‘darkness’, because the dying cells looked so dark under the microscope.
To prove erebosis is a new type of cell death, the researchers conducted several tests. First, experimentally stopping apoptosis did not prevent gut homeostasis. This meant that cell turnover in the gut, including cell death, can proceed without apoptosis. Second, the dying cells did not show any of the molecular markers for apoptosis or the other two types of known cell death. Cells in late-stage erebosis did show a general marker for cell death related to degraded DNA.
Detailed examination of the cells in which erebosis was occurring revealed that they were located near clusters of gut stem cells. This is good evidence that erebotic cells are replaced by newly differentiated gut cells during turnover. Ironically, the enzyme that led to this discovery does not seem to be directly involved in the process, as knocking down or overexpressing Ance did not affect turnover or erebosis. Therefore, the next step is to work out the detailed molecular events that allow erebosis and cell turnover in the fly gut.
“I feel our results have the potential to be a seminal finding. Personally, this work is the most groundbreaking research I have ever done in my life.” says Yoo, “We are keenly interested in whether erbosis exists in the human gut as well as in fruit flies.”
Reference: “Erebosis, a new cell death mechanism during homeostatic turnover of gut enterocytes” by Hanna M. Ciesielski, Hiroshi Nishida, Tomomi Takano, Aya Fukuhara, Tetsuhisa Otani, Yuko Ikegawa, Morihiro Okada, Takashi Nishimura, Mikio Furuse and Sa Kan Yoo, 25 April 2022, PLOS Biology.
DOI: 10.1371/journal.pbio.3001586
