Le jeûne stimule la capacité de régénération des cellules souches

À mesure que les gens vieillissent, leurs cellules souches intestinales commencent à perdre leur capacité de régénération. Ces cellules souches sont la source de toutes les nouvelles cellules intestinales, de sorte que ce déclin peut rendre plus difficile la guérison des infections gastro-intestinales ou d’autres affections affectant l’intestin.

Cette perte de fonction des cellules souches liée à l’âge peut être inversée par un jeûne de 24 heures, selon une étude réalisée par des biologistes du MIT. Les chercheurs ont découvert que le jeûne améliore considérablement la capacité de régénération des cellules souches chez les souris âgées et les jeunes souris.

Chez les souris à jeun, les cellules commencent à décomposer les acides gras au lieu du glucose, un changement qui stimule les cellules souches à devenir plus régénératrices. Les chercheurs ont constaté qu’ils pouvaient également stimuler la régénération avec une molécule qui active le même commutateur métabolique. Une telle intervention pourrait potentiellement aider les personnes âgées à se remettre d’infections gastro-intestinales ou de patients cancéreux subissant une chimiothérapie, disent les chercheurs.

« Le jeûne a de nombreux effets dans l’intestin, qui comprennent la stimulation de la régénération ainsi que des utilisations potentielles dans tout type de maladie qui touche l’intestin, comme les infections ou les cancers », explique Omer Yilmaz, professeur adjoint de biologie au MIT. L’Institut Koch pour la recherche sur le cancer intégrative, et l’un des auteurs principaux de l’étude. « Comprendre comment le jeûne améliore la santé globale, y compris le rôle des cellules souches adultes dans la régénération intestinale, dans la réparation, et dans le vieillissement, est un intérêt fondamental de notre laboratoire. »

David Sabatini, professeur de biologie au MIT et membre de l’Institut Whitehead pour la recherche biomédicale et de l’Institut Koch, est également un auteur principal du document, qui paraît dans le numéro du 3 mai de Cell Stem Cell.

« Cette étude a fourni la preuve que le jeûne induit un changement métabolique dans les cellules souches intestinales, de l’utilisation des glucides à la combustion des graisses », explique Sabatini. « Fait intéressant, la commutation de ces cellules à l’oxydation des acides gras a amélioré leur fonction de manière significative. Le ciblage pharmacologique de cette voie peut fournir une opportunité thérapeutique pour améliorer l’homéostasie tissulaire dans les pathologies associées à l’âge.»

Les principaux auteurs du document sont Maria Mihaylova, postdoctorte à l’Institut Whitehead, et Chia-Wei Cheng, postdoctorant à l’Institut Koch.

Booster la régénération

Pendant de nombreuses décennies, les scientifiques ont su qu’un faible apport calorique est lié à une longévité accrue chez les humains et d’autres organismes. Yilmaz et ses collègues étaient intéressés à explorer comment le jeûne exerce ses effets au niveau moléculaire, en particulier dans l’intestin.

Les cellules souches intestinales sont responsables du maintien de la muqueuse de l’intestin, qui se renouvelle généralement tous les cinq jours. Lorsqu’une blessure ou une infection se produit, les cellules souches sont essentielles pour réparer les dommages. Au fur et à mesure que les gens vieillissent, les capacités de régénération de ces cellules souches intestinales diminuent, de sorte que l’intestin a besoin de plus de temps pour se rétablir.

« Les cellules souches intestinales sont les chevaux de trait de l’intestin qui donnent lieu à plus de cellules souches et à tous les différents types de cellules différenciées de l’intestin. Notamment, au cours du vieillissement, la fonction de la tige intestinale diminue, ce qui nuit à la capacité de l’intestin à se réparer après des dommages », explique Yilmaz. « Dans cette ligne de recherche, nous nous sommes concentrés sur la compréhension de la façon dont un jeûne de 24 heures améliore la fonction des jeunes et des vieilles cellules souches intestinales. »

Après avoir jeûné pendant 24 heures, les chercheurs ont prélevé des cellules souches intestinales et les ont cultivées dans un plat de culture, ce qui leur a permis de déterminer si les cellules pouvaient donner naissance à des « mini-intestins » connus sous le nom d’organoïdes.

Les chercheurs ont découvert que les cellules souches des souris à jeun doublaient leur capacité de régénération.

« Il était très évident que le jeûne avait un effet vraiment immense sur la capacité des cryptes intestinales à former plus d’organoïdes, ce qui est dû aux cellules souches », explique Mihaylova. « C’était quelque chose que nous avons vu à la fois chez les jeunes souris et les souris âgées, et nous voulions vraiment comprendre les mécanismes moléculaires qui conduisent à cela. »

Interrupteur métabolique

D’autres études, y compris le séquençage de l’ARN messager des cellules souches des souris à jeun, ont révélé que le jeûne incite les cellules à passer de leur métabolisme habituel, qui brûle les glucides tels que les sucres, aux acides gras métabolisants. Ce changement se produit par l’activation de facteurs de transcription appelés PPAR, qui activent de nombreux gènes impliqués dans la métabolisation des acides gras.

Les chercheurs ont découvert que s’ils arrêtaient cette voie, le jeûne ne pouvait plus stimuler la régénération. Ils envisagent maintenant d’étudier comment ce changement métabolique provoque des cellules souches pour améliorer leurs capacités régénératrices.

Ils ont également découvert qu’ils pouvaient reproduire les effets bénéfiques du jeûne en traitant les souris avec une molécule qui imite les effets des PPAR. « C’était aussi très surprenant », dit Cheng. « Activer simplement une voie métabolique est suffisant pour inverser certains phénotypes d’âge. »

Jared Rutter, professeur de biochimie à l’Université de l’Utah School of Medicine, a décrit les résultats comme « intéressants et importants ».

« Cet article montre que le jeûne provoque un changement métabolique dans les cellules souches qui résident dans cet organe et modifie ainsi leur comportement pour favoriser une plus grande division cellulaire. Dans un bel ensemble d’expériences, les auteurs subvertissent le système en causant ces changements métaboliques sans jeûner et de voir des effets similaires », explique Rutter, qui n’a pas été impliqué dans la recherche. « Ce travail s’inscrit dans un domaine en croissance rapide qui démontre que la nutrition et le métabolisme ont des effets profonds sur le comportement des cellules et cela peut prédisposer aux éventuelles maladies. »

Les résultats suggèrent que le traitement médicamenteux pourrait stimuler la régénération sans obliger les patients à jeûner, ce qui est difficile pour la plupart des gens. Un groupe qui pourrait bénéficier d’un tel traitement est celui des patients cancéreux qui reçoivent une chimiothérapie, qui endommage souvent les cellules intestinales. Il pourrait également bénéficier aux personnes âgées qui connaissent des infections intestinales ou d’autres troubles gastro-intestinaux qui peuvent endommager la muqueuse de l’intestin.

Les chercheurs prévoient d’explorer l’efficacité potentielle de tels traitements, et ils espèrent également étudier si le jeûne affecte les capacités de régénération dans les cellules souches dans d’autres types de tissus.

yogaesoteric
19 janvier 2019

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