1 CM Senescence et télomères-Borok.pdf

Biologie et pathologies du vieillissement Pourquoi s’intéresser au vieillissement? Who doesn’t want to live forever? La population âgée augmente Les maladies du vieillissement coutent cher Comment vieillir sans perdre la qualité de vie? Information pour le cours Presque tout en fra...

Biologie et pathologies du vieillissement Pourquoi s’intéresser au vieillissement? Who doesn’t want to live forever? La population âgée augmente Les maladies du vieillissement coutent cher Comment vieillir sans perdre la qualité de vie? Information pour le cours Presque tout en français Première moitié: les bases cellulaires et moléculaires du vieillissement, épidémiologie Deuxième moitié: le vieillissement des organes et tissus spécifiques TD: analyse d’article récent avec ARN-seq de cellules uniques dans des souris jeunes et âgées (Tabula muris senis), démonstration d’utilisation d’outil de visualisation des données Office hours: 15h-17h Porte 575 Fac de Santé lundi et mardi [email protected] Responsables: Matthew Borok et Laurent Boyer Le vieillissement à grande échelle Perte des fonctions d’organes pendant la vie de l’organisme Eg faiblesse des muscles Eg diabète Vieillissement-Questions à se poser Comment sont mes télomères? Mes protéines? Mes cellules souches? Mes cellules immunitaires? Le vieillissement à petite échelle: Hallmarks of aging Aujourd’hui Der Vartanian Aujourd’hui 15.9.23 Moi Aujourd’hui 11.9.23 Lopez-Otin et al. 2013 Sénescence et télomères Matthew Borok 6 septembre 2023 Organisation du cours Qu’est-ce que c’est un télomère? La perte des télomères et la sénescence réplicative La sénescence induite par oncogenèse La sénescence induite par lésion La sénescence embryonnaire La sénescence et le vieillissement Petroni et al. 2020 Qu’est-ce que vous savez ? Quel est l’origine du mot? Quelles sont les télomères ? Quel est le but des télomères ? Quelle est la longueur de vos télomères? (~10,000 bp) Des télomères de vos grands-parents ? Quelle est la liaison entre la sénescence et l’âge ? Quelques définitions Télomère: séquence répétitive qui protège les bouts des chromosomes (TTAGGG) Télomérase: enzyme qui synthétise les télomères à nouveau  Les télomères et la sénescence replicative Les télomères sont répétitions en tandem (TTAGGG) aux bouts des chromosomes, pour protéger les gènes Une partie est perdue avec chaque division de cellule T.A. Sciences Histoire des découvertes sur les télomères Chakravarti et al. 2021 Comment mesurer la longueur des télomères? Telomere restriction fragmentation qPCR Q-FISH Montpetit et al. 2015 Telomere restriction fragmentation Essentiellement un Southern blot Digestion de l’ADN avec enzymes qui ne coupent pas les séquences télomériques Electrophorèse Sonde télomérique Révélation Ruella et al. 2009 qPCR Lapham et al. 2015 Q-FISH Metaphase spread Single cell  Comment mesurer la taille des télomères? Q-FISH avec une sonde fluorescente se liant avec les répétitions télomériques Imagerie confocal du signal fluorescent Plus d’intensité=télomères plus grands Flores et al. 2008 Les télomères diminuent avec l'âge Calado and Young 2009  The Hayflick Limit et la sénescence réplicative HL: environ 50 divisions Fibroblastes du poumon humain Smith and Hayflick 1974 Pourquoi arrêter la division sans télomères? Aneuploidy P16, p53 expression Sénescence, apoptose Calado and Young 2009 La télomérase maintient les télomères TERT: telomerase reverse transcriptase (gène) TERC: telomerase RNA component (ncRNA) Calado and Young 2009 Mutation de télomérase dans la levure donne sénescence g: génération Lundblad and Szostak 1989 Addition de télomérase peut reverser la sénescence Jaskelioff et al. 2011 La télomérase n’est pas exprimée dans la plupart des cellules somatiques La rate, Tabula sapiens La télomérase n’est pas exprimée dans la plupart des cellules somatiques Plasma cells La rate, Tabula sapiens Télomérase résumé Enzyme qui répare les télomères en partenariat avec TERC Même présent chez la levure Mutation donne sénescence Réactivation peut éviter la sénescence Normalement seulement exprimée dans les cellules germinales Question télomère Le complexe shelterin cache les télomères des protéines détectant lésions de l’ADN Les télomères sont les bouts des chromosomes Il faut les masquer pour que la DNA damage response (DDR) ne soit pas activée Quand les télomères sont trop courts, la DDR active p53, bloquant la réplication de l’ADN Muio et al. 2022 P53 et sénescence Rufini et al. 2013, Merck DNA damage response (DDR) review Lésion Simple brin double brin exposé Choi et al. 2022 Oncogene-induced senescence (OIS) Infection de fibroblastes avec rétrovirus exprimant H-ras V12 Serrano et al. 1997 OIS dépend de la DDR Di Micco et al. 2006 OIS Résumé Activation des oncogènes spécifiques peuvent déclencher la sénescence Protection contre le cancer H-ras V12 expression stimule hyper-prolifération Réduction des protéines de la DDR évite la sénescence Damage-induced senescence (DIS) Te Poele et al. 2002 DIS Résumé Chimiques qui endommagent l’ADN bloque la réplication de plusieurs lignées cellulaires Ce traitement active très vite l’expression de p53  Les protéines et les lysosomes Dans les cellules âgées, les protéines peuvent former des gros agrégats Les cellules sénescentes contiennent plus de lysosomes que les cellules normales, avec une activité de beta galactosidase à pH6 Cellule normale Cellule sénescente lysosome Le marquage SA-beta gal lysosome Blanco et al. 2018, Kamino et al. 2004 P21-dépendant, p53-indépendant sénescence chez l’embryon Storer et al. 2013 Sénescence embryonnaire Nécessaire pour patterning P53 pas activé Les cellules sénescentes sont éliminées par apoptose et cellules immunitaires Sénescence et vieillissement Chaib et al. 2022 Sénescence et âge SA-,B-Gal staining Donor, Age, Site Young 1 37 Cheek + 2 38 Shoulder 3 37 Nose + 4 20 Lip - - 5 39 Lip ++ - Old 1 78 Nose +++ + + 2 69 Temple + ++ 3 73 Nose + + + + 4 76 Arm +++ +++ 5 81 Lip +++- Dimri et al. 1995 Senescence-associated secretory phenotype (SASP) Ohtani 2022 Cellules avec SASP Résistantes à l’apoptose Secrètent des protéines, dont IL-6, qui induisent la sénescence et recrutent des cellules immunitaires Peuvent aider des tumeurs et permettre la métastase Question sénescence Et si on élimine les cellules sénescentes? Induction génétique de la mort des cellules sénescentes: longueur de vie exténuée, moins de cancer et d’autres maladies du vieillissement Sénolytiques: bloque des protéines anti-apoptotiques Souris ATTAC Baker et al. 2011 Elimination des cellules sénescentes-mieux vieillissement Baker et al. 2016 Sénolytiques et ciblage des cellules sénescentes Dasatinib: bloque plusieurs tyrosines kinases Quercetin: inhibe PI3K, autres kinases et serpines Zhu et al. 2015 Sénolytiques améliorent des maladies du vieillissement Zhu et al. 2015 Procyanidin C1 améliore le vieillissement Xu et al. 2021 Procyanidin C1 améliore le vieillissement Xu et al. 2021 Ce qu’il faut retenir- télomères Les télomères sont des répétitions de TTAGGG aux bouts des chromosomes Les protéines associées protègent ces bouts de la DNA damage response (DDR) Hayflick limit=nombre de divisions avant la sénescence réplicative (environ 50 dans les cellules humaines) La télomérase peut réparer les télomères avec TERC, mais n’est pas exprimée dans la plupart des cellules somatiques Ce qu’il faut retenir-sénescence Réplicative: perte des télomères Oncogene-induced : hyper-prolifération DNA damage Damage-induced: stress génotoxique Embryonnaire: programmé dans le développement P53 et p21 jouent des rôles clés dans la sénescence en bloquant la progression du cycle cellulaire Ce qu’il faut retenir: sénescence et vieillissement Augmentation de cellules sénescentes dans les organismes âgés SASP: phénotype sécrétoire qui peut recruter des cellules immunitaires, aide la progression des cancers Elimination des cellules sénescentes peut améliorer le vieillissement Sénolytiques: chimiques qui tuent des cellules sénescentes en ciblant des voies de signalisation anti-apoptotiques Questions