L'immortalité: Utopie ou réalité scientifique?

Nous avons ainsi vu que la mort ne se définit pas uniquement au niveau  de l’organisme, mais aussi au niveau microscopique des cellules où la nécrose, l’apoptose, ainsi que l’autophagie permettent le renouvellement constant des cellules.  Mais dans ce cas, aussi paradoxal que cela puisse paraître, la mort est nécessaire à la vie, dans le sens où si les cellules ne meurent pas, il n’y aurait pas la possibilité d’en créer de nouvelles.

          Cette mort qui nous semble incontrôlable et qui nous effraye tant n’est pas aussi inéluctable qu’elle le paraît. L’homme dispose de nombreuses ressources qui lui permettent de la repousser, telles qu’une alimentation saine, la pratique régulière d’activités sportives, ainsi que l’alternative de médicaments considérés, parfois à tort, comme des cures de jouvence.

          Si le rêve de l’immortalité n’a pas encore été réalisé pour l’homme, de nombreuses espèces s’en sont sensiblement rapprochées. La méduse Turritopsis Nutricula l’a même atteint, par le phénomène particulier qu’est la dédifférenciation. Les recherches autour de ce cycle de vie sont de plus en plus nombreuses et mènent  à des résultats qui laissent espérer que l’Homme sera un jour, lui aussi, peut-être immortel.

         Pour finir, il demeure encore de nombreux sacrifices à être faits pour considérer l’Homme immortel. Le potentiel cellulaire est infini, et, malgré nos recherches avancées, nos découvertes révélatrices, nos innovations scientifiques,  nous ne connaissons encore que la pointe  de l’iceberg. L’homme en a encore beaucoup à apprendre sur ses capacités, sur la mort, et sur la vie. Apres tout, la vie ne se résume-t-elle pas à échapper à la mort pour plonger dans l’immortel ?

L’équipe japonaise de Shinya Yamanaka a déposé le 1^er brevet du monde pour protéger leur découverte de 2006 sur la reprogrammation des cellules souches.

Ils ont tenté de dédifférencier les cellules spécialisées pour qu’elles soient aussi versatiles que les cellules souches embryonnaires.

Comme la plupart des cellules, les cellules souches expriment des gènes particuliers et spécifiques. L’idée de Yamanaka est de chercher parmi ces gènes des gènes maîtres qui contrôlent le destin cellulaire. Si on exprime artificiellement ces gènes maîtres dans une cellule adulte, l’espoir est qu’ils reprogramment la cellule et lui ordonnent de redevenir cellule souche. Yamanaka sélectionne 24 gènes connus pour être exprimés dans les cellules souches chez la souris. Il pense que parmi ces 24 gènes se trouvent les gènes maîtres des cellules souches, ceux qui contrôlent le destin cellulaire. Il prend alors des copies de ces 24 gènes, les intègre dans le génome de cellules de souris adultes avec un rétrovirus pour les surexprimer.  Au bout de quelques jours, plusieurs cellules adultes reviennent à l’état de cellules souches. Il doit alors identifier la combinaison minimale des gènes, et finit avec 4 gènes appelés Oct3/4, Sox2, Klf4 et c-Myc. Les cellules adultes retournent à l’état de cellules souches, et Yamanaka montre qu’elles sont également capables de se redifférencier en n’importe quel type de cellule : elles sont donc bien pluripotentes. Il les baptise alors " cellules souches pluripotentes induites " (iPS)

-Qu’est-ce qu’une cellule iPS ?

Une cellule IPS est une cellule souche pluripotente (de l’anglais : induced pluripotent stem cell) qui se comporte comme les cellules souches embryonnaires. Elle en est différente par son origine : en effet, les cellules souches embryonnaires proviennent de l’embryon, alors que les cellules souches IPS proviennent des cellules adultes spécialisées qui se sont dédifférenciées.

- Quelle est la différence avec les cellules souches adultes ?

Les cellules souches adultes (comme celles de la moelle épinière) sont déjà partiellement différenciées. En fait, une cellule souche de la moelle épinière peut se différencier en une cellule sanguine, mais pas en un neurone. Les cellules IPS ne sont pas du tout différenciées. Elles peuvent donner naissance à n’importe quel type de cellule.

Le seul problème est que les cellules souches ont un génome modifié et peuvent potentiellement provoquer des cancers.

Comment ces 4 facteurs insérés peuvent-ils causer le cancer ?

Il existe en fait dans la cellule un gène suppresseur de tumeur : le gène P53. Ce gène arrête les cellules devenues cancérigènes, mais fait aussi barrière à la reprogrammation des cellules adultes en cellules souches. Lors de l’expérience menée par l’équipe de Yamanaka, peu de cellules souches ont pu se dédifférencier en cellules iPS : les deux facteurs oncogènes Klf 4 et c-myc ont activé le gène P53 qui a bloqué la reprogrammation de la cellule. Si on inactive le gène P53, la reprogrammation serait dix fois plus rapide et ne nécessitera pas de stimulants oncogènes. Cependant, il y aura un grand risque de cancer car le gène P53 est le gardien de la stabilité du chromosome.

D’après les papiers de fin 2007, on peut appliquer la même technique aux cellules humaines. La prochaine étape est d’arriver à fabriquer des cellules iPS sans l’étape d’intégration des 4 gènes par rétrovirus qui modifie le génome des cellules et est vraisemblablement la cause des cancers.

Cependant, la transdifférenciation n’est pas la seule piste plausible : en effet, on pourrait s’intéresser à l’enzyme déméthylase présente chez les cèdres et qui permet le renouvellement cellulaire continu. Mais nous ne disposons encore que de très peu d’informations sur cette enzyme et les gènes qui la codent.

La méduse Turritopsis Nutricula

Recensée pour la première fois en 1883 dans la Mer Méditerranée, la méduse Turritopsis Nutricula mesure quelques 5 mm à peine (à l’âge adulte, elle fait la taille d’un ongle). Son invasion maritime silencieuse a été difficile à repérer car elle change d’aspect physique selon la région où elle se trouve. En effet, celles qui vivent dans les eaux tropicales ont 8 tentacules, alors que celles qui vivent dans les régions tempérées en ont 24.

Maria Pia Miglietta, biologiste à l’université de Pennsylvanie, est spécialiste des hydrozoaires, la classe des cnidaires à laquelle appartient la méduse. Elle s’est intéressée à la phylogénie (étude de la formation et de l’évolution d’une espèce) des méduses. Elle a étudié leur génome afin de retracer l’évolution des différentes espèces en vue d’établir leur lien de parenté.

     A- Les êtres vivants qui défient la mort

-La Bactérie Arthrobacter

Dans des conditions défavorables, la bactérie est capable de se  mettre en dormance et de libérer des spores. Les spores sont des organites spécifiques très résistants qui peuvent survivre de très longues périodes (environ 1000 ans) dans des conditions environnementales (de température par exemple) extrêmes. Elles contiennent une copie du génome de la cellule- mère. Lorsque les conditions s’améliorent, ces spores peuvent donner naissance à de nouvelles bactéries. C’est ce qu’on appelle la germination. Ceci est possible grâce à une enzyme, Spore Photoproduct Lyase (SPL). Cette enzyme répare les lésions qui adviennent dans l’ADN bactérien. D’autres bactéries non sporifères ont un métabolisme réduit capable de réparer seul l’ADN, ce qui fait qu’elles vivent aussi longtemps.

Cependant, ce mécanisme de réparation de l’ADN n’est pas immortel. Il s’abîmerait avec le temps. Ceci classe donc la bactérie Arthrobacter parmi les espèces qui défient la mort.

-L’hydre

- Manger moins permet de vivre plus longtemps et en bonne santé. La diminution de calories (restriction calorique) réduit la glycémie (taux de sucre dans le sang) et l’insuline (hormone liée au vieillissement), augmente la protection vis-à-vis du stress oxydatif, entraîne la solidité des enzymes de réparation de l’ADN et augmente l’apoptose qui détruit les cellules anormales. Se mettre à la diète permet de modifier aussi l’expression des gènes favorisant le cancer, il y a donc moins de tumeurs et de maladies cardiovasculaires ; aussi, le rythme de division des cellules est 3 fois plus lent, ce qui retarde la limite de Hayflick. De plus,  il y a ralentissement de la régularité de la division cellulaire ce qui retarde la puberté et augmente la longévité. Ainsi les cellules sont des moteurs qui s’usent avec la consommation d’énergie plus qu’avec le temps. Ce régime présente plus d’avantages que d’inconvénients puisqu’il n’a aucun effet secondaire et qu’il permet d’avoir de bonnes habitudes alimentaires (régime équilibré, nutritif avec des repas très variés).

- Pour vivre mieux, il faut faire du sport: les statistiques ont montré que le taux global de décès des personnes pratiquant une activité physique moyenne est inférieur de 60% à celui des sédentaires ; de plus, la mort par maladie cardio-vasculaire chez les hommes est diminuée de plus de 2/3 Le sport permet de diminuer les maladies cardiovasculaires de plus de 2/3. Le sport permet de réduire les risques de cancers (côlon, prostate, sein…), la pression sanguine, le stress et aide à combattre les dépressions , etc...et les troubles de sommeil. Il augmente la force des ligaments et des tendons, renforce les os et aide à prévenir l’ostéoporose. Cependant, la pratique du sport présente des risques : le sportif peut se blesser en faisant un faux mouvement, en chutant ou en recevant un coup. Il peut être victime d’un accident cardio-vasculaire (du type infarctus du myocarde). Certains sports présentent des risques réels d'accidents corporels graves, tels que le traumatisme crânien ou la noyade.

- La nourriture crétoise ou japonaise est riche en légumes verts et secs et en céréales peu transformées. Les légumes fournissent des fibres et des antioxydants qui permettent de ralentir le vieillissement.

Manger crétois ou japonais apporte des acides gras indispensables dans de bonnes proportions. Le poisson et l’huile de colza ou de noix contiennent de grandes quantités d’acide alpha-linolénique (oméga 3). Ce rapport trop présent dans l’alimentation crétoise et japonaise limite les risques de maladies cardiovasculaires, d’arthrose, d’allergies et de cancers.

Cependant, l’alimentation crétoise ou japonaise étant pauvre en sucres, en lipides (beurre), en lait de vache et en viande rouge peut entraîner des risques de problèmes intestinaux et la fragilité de l’organisme due à sa carence en graisses et en sucres.

                                                          Repas crétois et japonais          

Ainsi, plusieurs pistes peuvent être adoptées pour retarder le vieillissement et les maladies incurables mais à chacune correspondent des désavantages.

Nous avons également vu que certaines expériences ont permis de rallonger la durée de vie des levures et des souris … D’autres pourraient- elles les rendre éternelles ?

B) Comment s’aider de la chimie ?

Parmi les substances qui permettent de ralentir le vieillissement existent :

• Le resvératrol est un composé que l’on trouve dans la peau du raisin, dans le vin, dans les cacahuètes et les fruits comme framboises, mures, myrtilles… Il est connu pour ses propriétés antioxydantes protectrices contre le vieillissement et le stress oxydatif  (agression des radicaux libres), les inflammations et les accidents cardiovasculaires ; il améliore le métabolisme des graisses expliquant partiellement le "paradoxe français" des buveurs de vin - mangeurs de graisses saturées (fromage viande) qui ont peu de maladies cardio-vasculaires. Il agit sur les cancers (du sein entre autre) en éliminant les cellules malades. Il serait également un protecteur du système nerveux améliorant les maladies neurodégénératives ; Le resvératrol a donc les fonctions d’un antioxydant, d’un anticancéreux et d’un anti-inflammatoire. Il  augmente la longévité chez la levure (organisme unicellulaire apparenté à l’homme). Les chercheurs de la Harvard Médical School ont découvert que le champignon unicellulaire vit 60 a 80 % plus longtemps grâce au resvératrol. D’autres expériences sur la cellule humaine montrent que 30% parmi elles survivent contre 10% non traitées. Parmi ses inconvénients déjà connus, on peut retenir que le resvératrol coupe l’appétit et est responsable de la perte de poids ; qu’il a un effet sur les plaquettes sanguines qui pourraient augmenter  le risque de saignement et l’impact défavorable sur certaines maladies auto immunes (dues à l’hyperactivité du système immunitaire). Cependant les articles scientifiques montrent qu’il n’est pas encore possible de tirer des conclusions définitives quant aux effets du resvératrol chez l’homme.

• La mélatonine (hormone qui a plusieurs fonctions dont celle de capter les radicaux libres) : on administre à un rongeur de la mélatonine vers 12 mois (âge où débute la sénescence c'est-à-dire la dégradation des fonctions de l’organisme). On observe que le vieillissement est retardé de 3 mois.

A) Antioxydants, ralentisseurs du vieillissement

- Comme mentionné précédemment, les mitochondries sont productrices d’énergie et considérées comme la source majeure de production de radicaux libres, atomes ou molécules ayant un électron libre sur leur couche périphérique, qui se stabilisent en volant un éléctron d’une autre molécule. En effet, en brûlant l’oxygène, elles produisent des substances toxiques (phénomène d’oxydation) dont les radicaux libres qui provoquent des cancers et des maladies. De très nombreux éléments permettent actuellement d’affirmer que les radicaux libres, en induisant plusieurs réactions (telles que des réactions de peroxydation lipidique très néfastes pour la cellule) sont responsables d’une part importante de la diminution de la fluidité membranaire et de la baisse d’activité d’enzymes (telles que la cytochrome oxydase qui permet le transport d’oxygène) dans les mitochondries.

Ils peuvent être éliminés par l’organisme à l’aide d’antioxydants (par rapports alimentaires). Ces antioxydants comme les vitamine E (huile végétale, noix, beurre, poisson gras...) C (cassis, persil frais, poivrons, kiwis, fraises, oranges...) A (foie d’animaux, beurre, œufs, fromage, carotte, épinards, brocolis...), le zinc (poissons ainsi que tout ce qui n’est pas muscle chez les animaux, céréales complètes, légumineuses)  captent  les radicaux libres et les neutralisent. Donc, l’apport en antioxydants devrait ralentir le vieillissement. C’est ce qu’a montre une expérience, « étude SU.VI.

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Donc, un excès d’antioxydants n’a aucun effet sur le vieillissement  et peut même être nocif si ces derniers sont synthétiques.

Ainsi, ils ne permettent pas de prolonger la vie mais éliminent les déchets de la cellule (cancers et maladies).                        

                                  Schéma illustrant l’action des antioxydants sur les radicaux libres

Ce schéma permet de montrer comment la lutéine (antioxydant contenu dans le jaune d’œuf, les légumes jaunes (mais et carottes) ou dans les feuilles vertes (épinards) permet de protéger de l’effet des radicaux libres.

C) Les théories du vieillissement

La théorie du contrôle génétique:
Cette théorie affirme que notre héritage génétique d’ADN détermine en grande partie le rythme auquel nous vieillissons et l’âge maximum que nous atteindrons. C’est dans la structure même de l’ADN que serait inscrit la durée de notre parcours terrestre. Les télomères se raccourcissent à chaque division et constituent ainsi des horloges biologiques. C’est la limite de Hayflick (50 réplications  en moyenne pour l’homme ). Donc au bout de 50 divisions cellulaires, les télomères ne peuvent plus se raccourcir et la cellule meurt.

La théorie des radicaux libres et des mitochondries:

Les mitochondries sont des producteurs d’énergie. En brulant l’oxygène, elles produisent des substances toxiques (c’est l’oxydation) dont les radicaux libres. Les radicaux libres sont des atomes ou des molécules ayant un électron libre sur leur couche périphérique et qui se stabilisent en “volant” un électron d’une autre molécule, ce qui provoque des cancers et d’autres maladies. Les radicaux libres sont donc en partie responsable du vieillissement de l’individu.

Elle fut développée par Vladimir Dilman. Celui-ci a étudié en détail le réseau biochimique qui gère notre système endocrinien (ensemble des organes qui possèdent une fonction de sécrétion des hormones) et la production de nos hormones sous la direction de l’hypothalamus, une petite glande située dans le cerveau. Durant notre jeunesse, cette production hormonale est élevée et elle diminue parfois de manière importante lorsque nous vieillissons. Ainsi, la production d’hormone de croissance se réduit dès l’âge de 30 ans, ce qui produit la diminution de la masse musculaire et l’augmentation de la masse graisseuse. Après 40 ou 50 ans, les niveaux de certaines hormones sexuelles (progestérone et œstrogènes (pour la femme), testostérone(pour l’homme)) vont diminuer, ce qui produit ménopause et andropause (phénomène biologique, similaire à la ménopause de la femme, qui peut affecter les hommes entre quarante et cinquante-cinq ans, les changements corporels surviennent très graduellement chez l’homme et peuvent être accompagnés de changements d’attitudes et d’humeurs, de fatigue, de perte d’énergie, d’agilité physique). Il en va de même pour l’hormone thyroïdienne (hormones produites par la glande thyroïde à partir d'un acide aminé, la tyrosine) et pour la mélatonine produite par la glande pinéale. C’est pourquoi la supplémentation hormonale est un composant essentiel des thérapies antivieillissement. Elle permet de remettre l’horloge hormonale à zéro et ainsi de retarder ou possiblement d’inverser de nombreux effets du vieillissement. 

B) … à la mort de l’organisme

      Chaque individu naît avec un nombre déterminé de cellules rénales qui ne se multiplient pas. Lorsque ces cellules vieillissent, elles meurent par apoptose mais surtout par nécrose, l’activité rénale baisse donc avec le temps et les cellules sont perdues. Les reins arrêtent ainsi de fonctionner, or le rein permet d’éliminer les déchets et l’eau du sang, ainsi son arrêt provoque l’emplissement des poumons d’eau. Le cœur se met à battre de façon désordonnée ce qui accélère les difficultés d’oxygénation des cellules du cerveau. Le cerveau ne contrôle plus la respiration. L’individu meurt.
      Le cerveau est un organe vital, il suffit qu’il cesse de fonctionner pour que la mort s’installe. En effet, le cerveau a pour fonction de contrôler les systèmes vasculaire, pulmonaire, digestif... lorsqu’il s’arrête, aucun organe ne fonctionne correctement. Le cerveau détruit, c’est aussi, le centre des désirs, les émotions, la conscience et les rêves les plus inconscients qui ont disparu: “Une fois le cerveau hors d’usage, les organes sont comme une armée désorganisée qui n’aurait plus de commandant”.
Ainsi, les médecins concluent qu’un individu est mort quand ils estiment que son cerveau est tellement abîmé qu’il n’y a plus rien pour le sauver.

     A) De la mort cellulaire…

Il existe région hautement répétitive d’ADN à l’extrémité d’un chromosome appelée “télomère” de séquence TTAGGG, et non codante. Ces télomères prolongent les chromosomes et assurent une protection contre les effets du temps et de l’environnement. A chaque fois que le chromosome est dupliqué chez un eucaryote, juste avant la mitose, le complexe enzymatique de l’ADN polymérase qui permet la réplication de l’ADN est incapable de copier les derniers nucléotides ce qui provoque le raccourcissement des télomères et la perte d’informations génétiques nécessaires au fonctionnement cellulaire.

La télomérase, identifiée par Elizabeth Blackburn et Carol Greider en 1985, est une enzyme ribonucléoproteine transcriptase inverse (enzyme qui permet de transcrire l’information génétique des virus et des rétrotransposons de l’ARN en ADN), et qui répare les télomères et permet donc de conserver la longueur des chromosomes. La télomérase est formée de ribonucléoprotéine (assemblage d’une sous-unité protéique: TERT et d’une-sous unité ARN : TERC)
La sous-unité TERC contient la séquence AAUCCC qui permet la synthèse et la répétition télomérique étant complémentaire à la séquence du télomère.
L’expression de hTERT (gène qui code pour la sous-unite protéique TERT de la télomérase en utilisant l’autre sous-unité protéique TERC comme modèle.) est nécessaire pour la synthèse de la télomérase.
Chez l’homme hTERT ne s’exprime pas, à part dans les cellules sanguines, souches et germinales. C’est pour cela, en l’absence de télomérase, les télomères sont raccourcis.          

                                                               Télomères et Télomérase

Le raccourcissement des télomères provoque la mort des cellules par apoptose qui constitue une autodestruction propre et organisée découverte en 1972 par John Kerr, Andrew Wyllie, Alastair Currie. Le raccourcissement des télomères entraîne une modification dans le comportement de la cellule, qui meurt alors par apoptose. Elle condense le noyau et le cytoplasme qu’elle entoure, découpe son ADN en petits fragments, empaquette ses constituants dans des ballonnets qui empêchent la libération des produits toxiques. La cellule se fragmente alors en ballonnets ingérés par les cellules voisines sans inflammations.  On parle d’une mort par apoptose.

On distingue deux autres types de morts cellulaires, la nécrose et l’autophagie:

- La nécrose est une mort violente et désordonnée. L’agression ou le stress violent de la personne cause la rareté ou le manque d’oxygène et donc la mort de la cellule, la présence de substance toxique ou une augmentation soudaine de la température. Ceci provoque un gorgement d’eau dans les cellules conduisant à la destruction de leur membrane par explosion. La cellule libère alors ses enzymes toxiques ce qui cause la mort des cellules voisines et des réactions inflammatoires.

- L’autophagie est un type de mort cellulaire dû à un déficit nutritif, ou un faible niveau de O₂ ou une absence de croissance qui cause la transformation d’un organite de la cellule appelé lysosome en un autophagosome (vacuole) qui ingère une partie du contenu de la cellule; qui sera ensuite phagocytée par un globule blanc.