Les chercheurs ont découvert que les protéines des tardigrades, connues pour survivre à des conditions extrêmes, peuvent ralentir les processus moléculaires dans les cellules humaines, offrant ainsi des applications prometteuses dans la recherche sur le vieillissement et le stockage cellulaire. Cette découverte ouvre la voie au développement de nouvelles technologies pour améliorer la santé humaine et traiter les maladies.
Des chercheurs de l'Université du Wyoming ont fait progresser notre compréhension de la façon dont les tardigrades survivent à des conditions extrêmes et ont montré que les protéines des créatures microscopiques exprimées dans les cellules humaines peuvent ralentir les processus moléculaires.
Cela fait des protéines tardigrades des candidats potentiels aux technologies centrées sur le ralentissement du processus de vieillissement et sur le stockage à long terme des cellules humaines.
La nouvelle étude, publiée dans la revue Science des protéines, examine les mécanismes utilisés par les tardigrades pour entrer et sortir de l'animation suspendue lorsqu'ils sont confrontés à un stress environnemental. Dirigée par la chercheuse scientifique principale Silvia Sanchez-Martinez dans le laboratoire du professeur adjoint Thomas Boothby du département de biologie moléculaire de l'UW, la recherche fournit des preuves supplémentaires que les protéines tardigrades pourraient éventuellement être utilisées pour mettre des traitements vitaux à la disposition des personnes là où la réfrigération n'est pas possible – et améliorer le stockage des thérapies cellulaires, telles que les cellules souches.
Mesurant moins d’un demi-millimètre de long, les tardigrades – également appelés ours d’eau – peuvent survivre en étant complètement desséchés ; étant gelé juste au-dessus zéro absolu (environ moins 458 degrés Fahrenheit, lorsque tout mouvement moléculaire s'arrête); chauffé à plus de 300 degrés Fahrenheit ; irradié plusieurs milliers de fois au-delà de ce qu'un humain pourrait supporter ; et même survivre au vide de l'espace.
Silvia Sanchez-Martinez, chercheuse principale à l'Université du Wyoming, à gauche, et le professeur adjoint du Département de biologie moléculaire Thomas Boothby ont dirigé de nouvelles recherches fournissant des preuves supplémentaires que les protéines tardigrades pourraient éventuellement être utilisées pour mettre des traitements vitaux à la disposition des personnes là où la réfrigération n'est pas possible. Crédit : Vindya Kumara
Résultats de la recherche et orientations futures
Ils survivent en entrant dans un état d'animation suspendue appelé biostase, en utilisant des protéines qui forment des gels à l'intérieur des cellules et ralentissent les processus vitaux, selon la nouvelle recherche dirigée par l'UW. Les co-auteurs de l'étude proviennent d'institutions telles que le Université de Bristol au Royaume-Uni, l'Université de Washington à Saint-Louis, l'Université de Californie-Merced, l'Université de Bologne en Italie et l'Université d'Amsterdam aux Pays-Bas.
Sanchez-Martinez, venu du Howard Hughes Medical Institute pour rejoindre le laboratoire UW de Boothby, était l'auteur principal de l'article.
« Étonnamment, lorsque nous introduisons ces protéines dans les cellules humaines, elles se gélifient et ralentissent le métabolisme, tout comme chez les tardigrades », explique Sanchez-Martinez. « De plus, tout comme les tardigrades, lorsque vous mettez des cellules humaines qui contiennent ces protéines en biostase, elles deviennent plus résistantes au stress, conférant certaines des capacités des tardigrades aux cellules humaines. »
Surtout, la recherche montre que l’ensemble du processus est réversible : « Lorsque le stress est soulagé, les gels tardigrades se dissolvent et les cellules humaines reprennent leur métabolisme normal », explique Boothby.
« Nos résultats ouvrent la voie à la poursuite de technologies centrées sur l'induction de la biostase dans les cellules et même dans des organismes entiers pour ralentir le vieillissement et améliorer le stockage et la stabilité », ont conclu les chercheurs.
Des recherches antérieures menées par l'équipe de Boothby ont montré que des versions naturelles et artificielles de protéines tardigrades peuvent être utilisées pour stabiliser un produit pharmaceutique important utilisé pour traiter les personnes atteintes d'hémophilie et d'autres affections sans avoir besoin de réfrigération.
La capacité des tardigrades à survivre au dessèchement a intrigué les scientifiques, car ces créatures le font d'une manière qui semble différer d'un certain nombre d'autres organismes ayant la capacité d'entrer en animation suspendue.
La recherche a été financée par le Instituts nationaux de la santéle NASA Institut d'astrobiologie et National Science Foundation des États-Unis.
