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image description Une surexpression de la catalase mitochondriale augmente l’espérance de vie de la souris
Dans le cadre de la théorie des « radicaux libres », des formes réactives de l’oxygène interviendraient pour dégrader des molécules de différents systèmes biologiques et induire leur involution progressive conduisant éventuellement vers la mort. L’accumulation des altérations au cours du temps serait ainsi responsable de pathologies associées au vieillissement, comme l’artériosclérose, les tumeurs et la cataracte. La plupart de ces formes réactives sont produites par l’évasion d’électrons de la chaîne respiratoire des mitochondries qui réduisent l’oxygène moléculaire pour former des anions superoxyde. Ceux-ci sont convertis en peroxyde d’hydrogène par la superoxyde dismutase (SOD). En présence d’atomes métalliques, le peroxyde d’hydrogène forme des radicaux hydroxyles hautement réactifs à moins qu’il ne soit neutralisé par la glutathion peroxydase ou la catalase.

La longévité pourrait donc être favorisée en augmentant les défenses contre les oxydations. Les modèles animaux d’invertébrés qui ont été utilisés pour tester cette hypothèse fournissent cependant des résultats contradictoires. Il n’est pas établi clairement que la surexpression de la SOD ou de la catalase améliore l’espérance de vie de la mouche drosophile et que des antioxydants synthétiques augmentent l’espérance de vie du vers Caenorhabditis elegans. D’autre part, s’il est démontré que la surexpression de la protéine antioxydante thioredoxine augmente l’espérance de vie moyenne et maximale de souches à courte durée de vie, les facteurs spécifiques qui limitent la durée de vie ne sont pas identifiés.

Pour mieux définir le rôle du peroxyde d’hydrogène dans l’espérance de vie des mammifères, des lignées de souris transgéniques qui surexprimaient la catalase humaine de façon préférentielle dans les peroxysomes, le noyau ou les mitochondries, ont été établies. Chez les animaux qui surexprimaient la catalase mitochondriale, l’activité de l’enzyme était particulièrement augmentée dans le cœur et dans les muscles, tandis qu’elle restait au même niveau que chez les souris contrôles dans le foie et le rein. Dans la fraction mitochondriale des cellules musculaires cardiaques, l’activité catalase était cinquante fois plus élevée que chez les animaux contrôles. Comparée aux autres catalases, cette enzyme mitochondriale exerce une action significative sur la longévité.

Les examens histopathologiques des animaux âgés (20 à 25 mois) de ces lignées montraient une réduction des pathologies cardiaques et de la cataracte. D’autre part, les dégradations dues aux oxydations étaient diminuées. La production de peroxyde d’hydrogène était réduite et l’inactivation de l’aconitase atténuée. Des délétions de l’ADN mitochondrial étaient observées dans les cellules musculaires, cardiaques et squelettiques, mais elles n’étaient pas significativement différentes de celles des souris témoins aux mêmes âges.

Ces données soulignent l’importance des radicaux libres dans le processus du vieillissement et la fonction cruciale jouée par les mitochondries.
Augmentation de l’espérance de vie moyenne chez 2 lignées de souris transgéniques pour chaque type de catalase, comparées aux animaux témoins
Lignées de souris transgéniques surexprimant la catalase humaine Augmentation de l’espérance de vie moyenne en valeur absolue et en %
Lignée 1 Lignée 2
Catalase peroxysomale 3 mois (10%, NS) 3,5 mois (13%, P = 0,02)
Catalase nucléaire 1 mois (4%, NS) 3 mois (11%, NS)
Catalase mitochondriale 4,5 mois (17%, P < 0,0001) 5,5 mois (21%, P = 0,0002)
Publié en Juillet 2005
Auteur : Ph. van den Bosch de Aguilar - Université Catholique de Louvain,  Louvain-la-Neuve
Références : Schriner SE, Linford NJ, Martin GM, Treuting P, Ogburn CE, Emond M, Coskun PE, Ladiges W, Wolf N, Van Remmen H, Wallace DC, Rabinovitch PS. Extension of Murine Life Span by Overexpression of Catalase Targeted to Mitochondria. Science. 2005; 308<