Le parfum de la longévité : comment l’odeur de substances nocives peut prolonger la vie

Dans une étude portant sur des vers nématodes, les scientifiques ont découvert que lorsque ces vers étaient exposés à un composé spécifique libéré par des bactéries nocives, cela déclenchait l’activation d’une voie neuronale. Cette activation a entraîné une augmentation de la durée de vie des vers et une réduction de l’agrégation des protéines, connue pour être un facteur contribuant au développement de maladies neurodégénératives.

La réaction d’un organisme à des odeurs répugnantes peut être un indicateur de sa capacité à se protéger des substances nocives et à vivre plus longtemps. C’est du moins ce qui se passe dans le cas des nématodes du espèces Caenorhabditis elegans.

Bien que les nématodes (vers ronds ou vers filiformes) ne ressemblent pas du tout aux humains, ils sont utilisés depuis environ 50 ans comme modèle pour les études biologiques. Les avantages incluent un système nerveux simple, peu de cellules et de gènes, dont beaucoup ont les mêmes fonctions que les nôtres, et une courte durée de vie de 17 jours en moyenne, ce qui est idéal pour la recherche sur le vieillissement.

Un article publié dans la revue Vieillissement naturel rapporte les résultats d’une étude montrant que les molécules odorantes sécrétées par des bactéries pathogènes produisaient non seulement une réponse aversive chez C. elegansqui s’est retiré pour éviter la menace mais a également déclenché un circuit neuronal qui a induit une réponse dans d’autres tissus du nématode.

Cette réponse comprend un traitement plus efficace des protéines toxiques et un contrôle de l’agrégation de celles-ci et d’autres protéines produites par les vers. La pertinence de ceci est que chez l’homme, l’accumulation de ces protéines est l’un des facteurs associés aux maladies neurodégénératives telles que Alzheimer et la maladie de Parkinson.

Les taches rouges sur cette image du nématode C. elegans sont une paire de neurones avec l’UPR^urgence voie activée en réponse à la molécule odorante 1-undécène. Crédits : Evandro de Souza et Max Thompson

« Ils peuvent détecter le danger dans l’environnement par l’odorat, augmentant ainsi leurs réactions au stress avant même de localiser des bactéries pathogènes. L’odeur empêche également l’agrégation des protéines impliquées dans la maladie, prolongeant potentiellement leur durée de vie », a déclaré Evandro Araújo de Souza, premier auteur de l’article. L’étude faisait partie de ses recherches postdoctorales à la division de neurobiologie du laboratoire de biologie moléculaire du Conseil de recherches médicales (MRC-LMB) à Cambridge au Royaume-Uni.

Souza est l’un des 32 scientifiques sélectionnés pour le projet Generation de la FAPESP, qui soutient la recherche basée sur des idées audacieuses menées par des chercheurs en début de carrière dotés d’un potentiel exceptionnel. En septembre, il a entamé la prochaine étape de l’étude à l’Institut de biologie de l’Université d’État de Campinas (IB-UNICAMP) au Brésil, où il dirigera le projet « Mécanismes de régulation de la protéostase des tissus périphériques par le système nerveux ».

Danger de parfumer

Dans l’étude, les nématodes exposés au 1-undécène, une molécule odorante, ont vécu plus longtemps que ceux qui n’avaient aucun contact avec l’odeur sécrétée par les bactéries. Les réponses au stimulus ont pu être observées dans l’intestin, démontrant l’existence d’un circuit reliant la perception olfactive au reste du corps.

« Ces résultats suggèrent que la manipulation des perceptions des substances chimiques pourrait un jour être une voie d’intervention contre les maladies neurodégénératives et liées à l’âge. Cependant, des recherches supplémentaires sont nécessaires pour déterminer si des voies et mécanismes de signalisation cellulaire similaires fonctionnent également chez l’homme », a déclaré Rebecca Taylor, chercheuse au MRC-LMB et dernière auteure de l’article.

Selon les chercheurs, d’autres études avaient déjà montré que les souris possèdent un circuit neuronal reliant le cerveau au foie lorsque ces animaux sentent certains types d’aliments, et il est logique d’émettre l’hypothèse que le système nerveux des mammifères pourrait déclencher une réponse d’autres organes lorsque stimulée, comme c’est le cas chez les nématodes. « Si nous trouvons une molécule capable d’assurer la médiation de ce circuit reliant la perception de l’odeur à la réponse de l’organisme, nous pourrions avoir une voie prometteuse pour développer de nouveaux traitements », a déclaré Souza.

Circuit partiellement révélé

Dans l’étude, les nématodes ont été placés sur des plaques différentes de celles contenant les substances odorantes pour démontrer que ce n’était pas le contact direct entre les vers et les substances qui provoquait l’aversion mais seulement leur odeur.

Les substances odorantes utilisées étaient celles sécrétées par des bactéries pathogènes telles que Pseudomonas aeruginosa et Staphylococcus aureus, qui sont nocifs pour les nématodes. Trois de ces composés, dont le 1-undécène, étaient associés à des réponses aversives chez C. elegans. Les chercheurs ont décidé de se concentrer sur le 1-undécène dans des expériences ultérieures, car il induit une aversion sans être toxique.

Lorsqu’ils ont analysé les vers exposés à la substance, ils ont observé l’activation de la réponse protéique dépliée du réticulum endoplasmique (UPR^urgence) dans l’intestin. Il s’agit d’une défense que l’organisme utilise pour déclencher des mécanismes de réparation ou éliminer des protéines défectueuses.

Chez les vers présentant des mutations dans deux gènes qui régulent l’UPR^urgence (colère-1 et xbp-1), la réponse n’a pas été activée par le 1-undécène, montrant que cette voie de signalisation cellulaire était essentielle à l’activation de l’UPR^urgence par la substance. D’autres expériences ont confirmé ce résultat.

Un autre groupe de nématodes mutants exposés au 1-undécène n’a pas réussi à produire des neurotransmetteurs tels que la sérotonine, la dopamine et le glutamate, entre autres, mais les chercheurs n’ont pu identifier le rôle d’aucune de ces molécules.

Ensuite, ils se sont concentrés sur DAF-7, une protéine et un gène équivalents au facteur de croissance transformant bêta (TGF-β) chez les mammifères, où il joue un rôle important dans les circuits neuronaux qui régissent des comportements tels que l’aversion envers les agents pathogènes.

Lorsque la production de DAF-7 était inhibée, l’UPR induit par l’odorat^urgence n’a pas été activé, ce qui témoigne de son rôle dans cette réponse. « Nous connaissons désormais la voie à suivre, notamment parce que cette protéine a un équivalent chez l’homme », a déclaré Souza.

L’étude a été financée par la Fondation de recherche de São Paulo.