Des chercheurs développent un médicament prometteur et démontrent un traitement efficace pour une maladie musculaire héréditaire rare

Une collaboration internationale produit un atlas complet du vieillissement des muscles squelettiques humains

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Dans un monde où les sociétés vieillissent rapidement, il est nécessaire de comprendre en détail la cause et la progression des maladies associées au vieillissement. Le muscle squelettique est le système moteur clé du corps humain et joue un rôle central dans la régulation métabolique du corps. Avec l'âge, en particulier chez les personnes de plus de 80 ans, les muscles squelettiques souffrent de sarcopénie, une perte progressive de la masse et de la fonction musculaire.

La sarcopénie augmente non seulement le handicap de l'individu, mais joue également un rôle dans le déclin rapide des fonctions générales des personnes âgées, les rendant plus fragiles. Les mécanismes sous-jacents ne sont pas bien compris. Jusqu'à présent, les bases biologiques de la sarcopénie au niveau unicellulaire n'avaient pas été systématiquement étudiées.

Equipes de recherche scientifique de l'Université Pompeu Fabra (UPF) de Barcelone (Espagne), Altos Labs de San Diego (USA), Valencia University/INCLIVA et Hospital Arnau de Vilanova de Valencia (Espagne), BGI-Research, The First Affiliated Hospital of Guangdong L'Université pharmaceutique, les Instituts de biomédecine et de santé de Guangzhou (Académie chinoise des sciences) et d'autres institutions ont analysé l'expression génétique et le statut épigénétique de 387 000 cellules individuelles dans des biopsies musculaires des membres inférieurs provenant de 31 individus de sexes, d'âges et d'origines régionales différents.

Grâce à ces données, ils ont élaboré à ce jour l’atlas unicellulaire le plus complet du vieillissement du muscle squelettique humain. Cette étude révolutionnaire, « Atlas cellulaire multimodal du muscle squelettique humain vieillissant », est publiée dans Nature.

Cet effort de collaboration internationale a été dirigé par le Dr Pura Muñoz-Cánoves, professeur de recherche ICREA au département de médecine et des sciences de la vie de l'UPF à Barcelone, et maintenant chercheur principal à l'Institut des sciences Altos Labs de San Diego, et le Dr Miguel. A. Esteban chez BGI-Research à Shenzhen.

“En tant qu'atlas le plus exhaustif du vieillissement musculaire humain au niveau unicellulaire à ce jour, cette étude constituera une référence dans les domaines du vieillissement, de la sarcopénie et de la fragilité”, a déclaré le Dr Pura Muñoz-Cánoves.

Le muscle squelettique humain est en grande partie constitué de fibres musculaires (myofibres), dont il existe deux types.

Les fibres musculaires de type 1 sont principalement impliquées dans les activités physiques d’endurance, comme la course de fond ou le vélo. Ils se caractérisent par une vitesse de contraction musculaire lente, un métabolisme aérobie élevé et une riche activité mitochondriale.

Les fibres musculaires de type 2 sont importantes dans les activités physiques qui nécessitent des poussées soudaines de puissance, comme le saut, le sprint et l’haltérophilie. Ils ont des taux de contraction musculaire plus rapides, sont plus sujets à la fatigue et dépendent principalement du métabolisme anaérobie pour produire de l’énergie.

Ce travail décrit comment les populations de cellules musculaires squelettiques, y compris les noyaux individuels des fibres multinucléées et des cellules mononucléées conventionnelles, évoluent avec le vieillissement, ainsi que les réseaux multicellulaires qui sous-tendent ces changements. En comparant ces données avec des données génétiques, l’équipe a également pu identifier des éléments clés prédisant la susceptibilité à la sarcopénie.

Les chercheurs ont découvert qu’à mesure que les humains vieillissent, les fibres musculaires de type 2 se détériorent régulièrement au cours du processus de vieillissement, tandis que les fibres musculaires de type 1 restent relativement stables et tolèrent mieux le stress du vieillissement. Au cours du processus de vieillissement, le métabolisme cellulaire est également affecté. Alors que les fibres de type 1 deviennent plus glycolytiques, les fibres musculaires de type 1 augmentent l'oxydation. Il est important de noter que de nouveaux sous-types de myofibres pro-régénératifs et pro-dégénératifs émergent avec le vieillissement. Ces nouvelles populations peuvent jouer un rôle déterminant dans l’induction de la cascade dégénérative du vieillissement musculaire et constituent probablement des cibles d’intervention.

Les muscles peuvent se réparer eux-mêmes. Cela se fait principalement par les cellules souches musculaires qui, en cas de blessure, commencent à proliférer et à se différencier en muscles, fusionnant les unes avec les autres ou avec les fibres musculaires existantes pour réparer les muscles endommagés. Les chercheurs ont découvert que ces cellules souches quittent l’état de repos des muscles vieillissants et entrent dans un état d’amorçage prématuré, ce qui entraîne une capacité de régénération réduite.

Pendant ce temps, au cours du vieillissement, les cellules endothéliales subissent également des changements avec une augmentation des signaux pro-inflammatoires et chimiotactiques, tandis que les cellules immunitaires augmentent en nombre et déclenchent des programmes inflammatoires. Ces changements rendent les muscles plus susceptibles à la détérioration en réponse à une blessure et peuvent favoriser une inflammation systémique et accélérer le déclin de la fonction physique globale chez les personnes âgées.

De plus, grâce à une comparaison croisée avec des données génétiques, les chercheurs ont identifié des sites spécifiques à un type de cellule dans la chromatine, le mélange d'ADN et de protéines qui forme les chromosomes dans les cellules humaines, associés à la susceptibilité à la sarcopénie. Ces résultats fournissent aux chercheurs de nouvelles cibles potentielles pour le futur diagnostic et traitement de la sarcopénie.

Le Dr Miguel A. Esteban, l'un des deux auteurs co-correspondants de cette étude, a déclaré : « Notre recherche scientifique conjointe offre une nouvelle perspective pour comprendre le vieillissement des muscles squelettiques humains et une base scientifique passionnante pour le développement de stratégies préventives et thérapeutiques. “

“Cet atlas est le produit d'une collaboration internationale et du développement de technologies de profilage unicellulaire massivement parallèles”, a déclaré le Dr Yiwei Lai, premier auteur de l'étude et membre de l'équipe chinoise.

“Notre analyse de l'expression d'un noyau unique a permis d'étudier des populations cellulaires qui ne pouvaient pas être caractérisées par des études conventionnelles, telles que les myonoyaux des fibres musculaires squelettiques multinucléées”, a déclaré Ignacio Ramírez-Pardo, l'un des co-premiers auteurs de l'étude. , d'UPF et Altos Labs.

D'autres contributeurs pertinents à l'étude, le Dr Joan Isern, Eusebio Perdiguero et Antonio Serrano des équipes Altos Labs et UPF, ont coïncidé en ajoutant qu'« il sera important de comparer cet atlas du vieillissement musculaire humain avec les précédents atlas cellulaires de primates non humains et d'autres espèces, car cela aidera à établir des comparaisons adaptatives interspécifiques et à prédire la susceptibilité aux maladies.

Les docteurs Mari Carmen Gómez-Cabrera et Julio Doménech-Fernández (respectivement de l'Université de Valence/INCLIVA et de l'Hôpital Arnau de Vilanova de Valence) ont souligné que « cet atlas sera également une référence importante pour les futures études sur les patients atteints de maladies neuromusculaires ».

“Nous espérons que cela servira de base à de nombreuses recherches ultérieures visant à ralentir, voire à bloquer la sarcopénie, la fragilité et la détérioration musculaire chez les personnes âgées, favorisant ainsi un vieillissement corporel plus sain, plus long et augmentant la longévité”, a déclaré le Dr Pura Muñoz-Cánoves.

Cette étude démontre l’importance de la coopération internationale et du travail d’équipe multidisciplinaire pour relever des défis scientifiques critiques.

En élargissant davantage la taille de l'échantillon et en utilisant des échantillons musculaires provenant d'autres parties du corps dans différents contextes, l'équipe de recherche vise à créer un atlas plus complet pour améliorer la compréhension de la fonction musculaire et du vieillissement musculaire et offrir un optimisme face aux défis rencontrés par le vieillissement. sociétés.

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