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Qu'est-ce que la reprogrammation cellulaire partielle ?

La reprogrammation cellulaire partielle est un nouveau type d'édition du génome qui vise à rajeunir les cellules.

La nanoscience est l'une des technologies modernes les plus prometteuses à des fins médicales. Les capacités d'édition du génome, en particulier, pourraient s'avérer bénéfiques pour la cryogénisation à l'avenir, ce qui en fait un domaine scientifique intéressant à suivre si tu t'intéresses à la cryogénisation. À Tomorrow Bio, la première société biotechnologique européenne spécialisée dans la cryopréservation humaine, nous sommes certainement intrigués.

Jusqu'à présent, la plupart des progrès médicaux des nanotechnologies provenaient de la reprogrammation des cellules souches. À cette fin, les scientifiques ramènent les cellules individuelles à leur forme la plus basique pour leur donner ensuite de nouveaux attributs. Toutefois, l'application d'autres méthodes de reprogrammation permettrait de rendre ce processus beaucoup plus efficace.

Aujourd'hui, une nouvelle approche pourrait nous permettre de rajeunir les tissus sans avoir à les réinitialiser complètement en cellules souches au préalable : la reprogrammation cellulaire partielle.

Qu'est-ce que l'édition intégrale du génome et pourquoi elle n'est pas parfaite ?

La plupart des cellules de notre corps contiennent de l'ADN, qui est l'instruction biologique qui rend chaque organisme de la planète unique (sauf si tu es un jumeau identique). L'ensemble complet de l'ADN d'une personne qui se trouve dans nos cellules, y compris chaque gène, peut être lu, un peu comme un livre. Ce "script" s'appelle un génome.

La compréhension de chaque partie individuelle du génome humain, qui se compose d'environ 23 000 gènes, nous permettrait de lutter plus efficacement contre les maladies. Grâce à la recherche en nanotechnologie, nous savons désormais que nous pouvons ramener l'état de cellules entièrement développées à celui de cellules souches embryonnaires pluripotentes en forçant la surexpression de quatre gènes spécifiques appelés "facteurs de Yamanaka". Il s'agit d'un groupe de facteurs de transcription protéique qui jouent un rôle essentiel dans la création de cellules souches pluripotentes induites et sont donc souvent liés à la recherche sur la longévité.

En les surexprimant, ces cellules perdent tous leurs attributs individuels, tels que l'identité et l'âge cellulaires, et peuvent être réutilisées à d'autres fins via l'édition du génome. Pourtant, dans certains cas, nous ne voudrions pas que les cellules oublient leurs objectifs initiaux. 

L'un de ces cas est la réanimation après la cryopréservation. Comme les cellules ne perdent pas leur fonctionnalité au cours de ce processus, il serait inutile et très long de les réinitialiser en cellules souches avant de les rajeunir. Dans ce cas, la reprogrammation cellulaire partielle pourrait être la solution.

Souches d'ADN
99,9% de l'ADN est le même chez tous les humains. 0,1% fait toute la différence.

Comment fonctionne la reprogrammation cellulaire partielle ?

Des scientifiques ont découvert qu'en exposant une cellule à des facteurs de reprogrammation pendant une période suffisamment longue, il est possible d'inverser son âge sans effacer son identité. [À mi-chemin de la pluripotence, l'expression des facteurs de Yamanaka est stoppée. À ce stade, le rajeunissement de la cellule a eu lieu, mais pas la réinitialisation de sa fonction.

L'application de cette technique s'avère toutefois difficile. Actuellement, elle ne parvient pas à atteindre les mêmes niveaux de restauration cellulaire qu'une régénération complète. Si les gènes sont surstimulés pendant une période trop courte, le rajeunissement sera de qualité inférieure. Si les facteurs sont surstimulés pendant trop longtemps, la cellule oubliera son identité et son but (c'est-à-dire qu'elle deviendra une cellule souche).

Phases de la reprogrammation

La reprogrammation des cellules peut être divisée en trois phases : initiation, maturation et stabilisation[2]. [Auparavant, toutes les tentatives de reprogrammation partielle étaient arrêtées pendant la phase d'initiation, car c'est la seule qui garantisse l'absence de perte de fonction.

La nouvelle technique, récemment mise au point par des scientifiques britanniques, est appelée reprogrammation transitoire en phase de maturation(MPTR) car elle s'aventure dans la phase de maturation, dans le but d'augmenter encore la revitalisation.

Des recherches antérieures montrent que la reprogrammation complète peut prendre jusqu'à 50 jours avec les méthodes actuelles. Aux alentours du dixième jour, les premiers avantages substantiels pour la santé des cellules ont été enregistrés, tandis que le dix-septième jour marque généralement le dernier jour où la reprogrammation peut encore être inversée avant que les cellules n'atteignent la pluripotence.

Le MPTR a utilisé le médicament doxycycline pour reprogrammer les facteurs Yamanaka, en les exposant aux produits chimiques pendant 10, 13, 15 et 17 jours respectivement, afin de déterminer le résultat le plus efficace.

Résultats de la recherche

Commençons par les nouvelles les moins positives : des modifications substantielles de la morphologie des fibroblastes ont été enregistrées pendant la reprogrammation. Les fibroblastes sont un type de cellules qui contribuent à la formation du tissu conjonctif et jouent un rôle important dans la cicatrisation des plaies. Dans les essais de culture cellulaire, cette modification ne pose pas de problème et les cellules retrouvent leur forme initiale après le retrait des médicaments. Cependant, les applications in vivo pourraient sembler moins prometteuses. Pour garantir la santé des cellules, qui est l'objectif principal de ces essais, des recherches supplémentaires doivent être menées.

De plus, le raccourcissement des télomères, un symptôme du vieillissement cellulaire, n'a pas été traité par la reprogrammation partielle. La reprogrammation complète a déjà permis d'allonger les télomères.

Le bon côté des choses : L'inversion de l'âge des cellules était substantielle. Une réduction moyenne de l'âge de 30 ans (selon l'horloge épigénétique de Horvath) a été mesurée dans 25 % des cellules reprogrammées. C'est trois fois plus que les techniques de reprogrammation partielle qui s'arrêtent au stade de l'initiation. Au moins une certaine réduction de l'âge a été mesurée dans 35% d'autres cellules. 40 % des résultats n'étaient pas concluants.

Le changement le plus important a été enregistré après 13 jours d'exposition. Cela pourrait être dû au fait que les durées d'exposition plus longues de 15 et 17 jours sont stressantes pour la cellule, ce qui réduit les gains de rajeunissement.

La production de collagène, qui diminue généralement avec l'âge, a été testée après les essais, pour voir si la fonctionnalité des cellules était restée intacte. Les tests ont montré que les cellules rajeunies ont non seulement conservé leur capacité à produire du collagène, mais qu'elles en ont produit beaucoup plus, ce qui confirme le succès du rajeunissement. 

Applications possibles en cryogénisation

L'édition du génome semble être une option prometteuse pour aider à sortir de la biostase.

L'industrie de la cryogénisation pourrait tirer des avantages encore plus substantiels de cette nouvelle approche, présentée par ces nouvelles études. La reprogrammation cellulaire partielle pourrait nous permettre de réparer plus facilement les dommages causés aux cellules lors de la sortie de la biostase et même de traiter la cause sous-jacente de la mort.

En outre, il pourrait contribuer à rajeunir le corps des patients en remettant en marche leur horloge biologique. En effet, la récupération cellulaire est à l'avant-garde de la lutte contre la mort par la vieillesse. Si des cellules individuelles peuvent être rajeunies de 30 ans, il n'est pas exagéré de penser que la science trouvera un jour le moyen d'étendre ce processus à l'ensemble de l'organisme humain.

Comme nous l'avons abordé dans un article précédent, il est très peu probable que tu te réveilles après une cryopréservation dans un corps âgé. Les nouvelles découvertes de la recherche confirment ce point de vue.

Conclusion

Il a été démontré que la reprogrammation partielle entraîne un rajeunissement cellulaire tant in vitro qu'in vivo. On est encore loin d'une utilisation clinique active, mais des études récentes ont permis de progresser dans la compréhension du processus de reprogrammation cellulaire. Nous espérons qu'à l'avenir, les scientifiques seront en mesure de la réaliser de manière sûre et efficace.

Cette technologie, comme de nombreuses approches nanotechnologiques, pourrait être utilisée dans le traitement de la cause de la mort des patients en biostase ainsi que pour aider à la réanimation et au rajeunissement futurs. C'est pourquoi Tomorrow Bio suivra de près les progrès technologiques dans ce domaine.

Si tu souhaites en savoir plus sur la cryogénisation, consulte Tomorrow Insight pour d'autres articles comme celui-ci, ou entre ton adresse électronique ci-dessous pour recevoir l'un de nos livres électroniques récemment publiés.

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