Le vieillissement chez les mammifères est caractérisé par une dégradation de la structure tissulaire et des fonctions physiologiques. On constate également une augmentation du nombre de cellules sénescentes qui sont bloquées dans un état non-prolifératif et sécrétant des facteurs inflammatoires. Une inflammation chronique à bas niveau qui s’installe avec l’âge est impliquée dans le développement de certaines maladies liées au vieillissement, et des données récentes montrent que l’élimination des cellules sénescentes dans des modèles murins réduit ces phénotypes liés à l’âge. De la même manière, des chimio-thérapies génotoxiques utilisées dans des traitements du cancer induisent une sénescence des cellules normales et des effets secondaires néfastes qui sont atténués par l’élimination de ces cellules. Il y a donc un grand intérêt actuellement dans l’identification des cellules sénescentes in situ et dans l’étude des mécanismes responsables de leur phénotype inflammatoire.
Grâce à l’expertise en spectrométrie de masse du SPI (F Fenaille), l’équipe de Carl Mann et Jean-Yves Thuret (SBIGeM) a identifié l’accumulation de l’histone H2A.J dans des fibroblastes humains induits en sénescence par des dommages à l’ADN (après irradiation ou traitement avec l’agent génotoxique étoposide) (Fig.1A). Les histones sont des protéines qui structurent l’ADN génomique dans le noyau des cellules et participent à la régulation de l’expression des gènes. H2A.J diffère de l’histone H2A canonique de seulement 5 acides aminés amino- et carboxy-terminaux (Fig.1B).
Figure 1 A) Observation en spectrométrie de masse de l'accumulation de H2A.J dans des fibroblastes humains en sénescence avec dommages à l'ADN. B) Schéma de la structure d'un nucléosome (la structure de base de l'organisation du génome) montrant la position des différences de séquence en acides aminés de H2A.J par rapport à H2A canonique.
Un anticorps capable de détecter spécifiquement H2A.J a été généré avec l’aide des spécialistes en immunologie du SPI (MC Nevers, H Volland). Par immunofluorescence, l’équipe de Claudia Rübe (Univ. de Saarland) a montré que H2A.J est un bon biomarqueur des kératinocytes sénescents dans la peau de la souris et dans la peau humaine (Fig.2).
Figure 2 H2A.J s'accumule dans les kératinocytes pendant le vieillissement chez l'homme. A) Immuno-marquage (vert) des cellules H2A.J+ dans la peau humaine de personnes âgées de 45 et de 61 ans. B) Quantification du pourcentage de cellules épidermiques positives pour H2A.J dans la peau des individus âgés de 17, 45, 54, et 61 ans.
Une analyse transcriptomique effectuée en collaboration avec l’équipe de Robert Olaso au CNG d’Evry a montré que H2A.J favorise l’expression des gènes d’inflammation en sénescence (non illustré).
L’ensemble de ces résultats suggère que l’action de H2A.J contribue à l’inflammation chronique liée à l’âge. Afin de tester cette hypothèse, l’équipe a obtenu une souris invalidée pour le gène unique codant pour H2A.J chez la souris. Il sera ainsi possible de vérifier in vivo si le taux de facteurs inflammatoires chez la souris mutante est plus faible que chez une souris normale lors du vieillissement. Les chercheurs espèrent que la détermination biochimique du mécanisme d’action de H2A.J permettra d’identifier une cible potentielle de médicaments afin de réduire l’inflammation chronique néfaste impliquée dans des maladies du vieillissement chez l’homme.