Amélioration du vieillissement en bonne santé par une reprogrammation partielle in vivo et l’élimination de cellules sénescentes.

L’objectif principal de cette étude est d’utiliser la reprogrammation cellulaire comme stratégie pour retarder les effets du vieillissement, et notamment la perte des capacités régénératrices de l’organisme avec l’âge. En 2006 et 2007, il a pu être montré que les cellules adultes de souris et d’humains peuvent être reprogrammées en cellules souches pluripotentes. En 2016, il a été démontré que ce mécanisme de reprogrammation appliqué de façon transitoire améliore la santé et prolonge l’espérance de vie losqu’il est réalisé sur des souris progéria, qui vieillissent prématurément. Des expériences menées par notre équipe ont permis d’affiner cette stratégie in vivo. En effet, de 2018 à 2021, trois étudiants ont rédigé et publié leur thèse de doctorat, sur cette reprogrammation partielle in vivo. L’ensemble de ces travaux a notamment fait l’objet d’une publication en 2022. D’autres études plus récentes de l’équipe nous indiquent qu’une reprogrammation unique, trop tardive, ne permet pas d’augmenter la longévité et son effet sur les tissus est mitigé. Pour cette raison, nous faisons l’hypothèse, que l’accumulation de cellules sénescentes liée à l’âge, pourrait être un frein a l’effet de cette reprogrammation partielle, et proposons un projet combinant cette reprogrammation avec une sénolyse. L’objectif spécifique de notre projet sera donc de combiner ou non, chez les souris, un traitement visant à éliminer les cellules sénescentes avec la reprogrammation des cellules.

La reprogrammation cellulaire est un processus capable de ramener les cellules vers un état juvénile. Chez les souris, la reprogrammation a permis une amélioration de l’état de santé et de l’espérance de vie. La reprogrammation représente donc une stratégie innovante et prometteuse dans le développement de thérapies ciblant les maladies du vieillissement. Chez l’Homme comme chez la souris, a été constatée une accumulation de cellules dites sénescentes dans les différents tissus. Ces cellules sénescentes ont perdu leur capacité à proliférer et provoquent un état inflammatoire lié à l’âge dans les tissus. Des données du laboratoire montrent que la reprogrammation de souris agées présente une efficacité réduite. Notre hypothèse est que les cellules sénescentes réduisent l’impact positif de la reprogrammation. Nous envisageons donc de combiner la reprogrammation avec un traitement visant à supprimer les cellules sénescentes. Ce projet apportera de nouveaux éléments quant à l’utilisation combinée d’agents sénolytiques (qui suppriment les cellules sénescentes) et de la reprogrammation comme stratégie thérapeutique destinée à Réduire l’impact des maladies liées à l’âge et améliorer l’espérance de vie en bonne santé.

Lors de cette étude, l’état de santé des animaux sera étroitement surveillé. Le suivi du poids des animaux sera un critère important dans l’évaluation de leur état. Ainsi les animaux seront fréquemment pesés. Pour limiter au maximum les interventions, les deux traitements pharmacologiques prévus seront administrés par l’alimentation. La molécule destinée à supprimer les cellules sénescentes sera incorporée aux croquettes et la molécule permettant la reprogrammation sera dilluée dans l’eau. Il n’y aura aucun geste technique particulier lié à autre chose que de la surveillance des animaux (contention pour l’identification des animaux et la pesée). Les animaux seront transferé vers l’animalerie d’experimentation autours de 4 mois et les traitement seront inclu dans la nourriture et la boisson et euthénasié a 9mois sans autre gestes.

La moitié des souris de l’étude possèdent une mutation dite progéria. Ce caractère conduit à un vieillissement accéléré des animaux. Ces animaux connaissent les nuisances dûes aux grands âges de façon prématurée. De plus, ils meurent de façon précose à un âge situé entre 40 et 55 semaines. Après l’âge de 6 mois, une fragilité croissante liée à l’âge conduit à une diminution progressivement du poids et de la mobilité. Ces animaux ont également tendance à développer une lordose (coubure de la colonne vertébrale). Les démarches expérimentales ne comprennent pas de chirurgies susceptibles de causer de l’inconfort aux animaux. De plus, aucun effet indésirable n’est attendu sur les traitements passants par l’alimentation.

Au terme de l’unique procèdure prévue, l’ensemble des individus sera euthénasié à l’âge de 9 mois afin de réaliser un large panel d’analyses tissulaires, cellulaires et moléculaires.

Bien que la reprogrammation a permis une amélioration de l’état de santé et de l’espérance de vie chez la souris, des travaux menés par l’équipe tendent à démontrer elle se heurte à des niveaux de sénescence tissulaire élevés chez les souris agées. Le grand nombre de cellules sénescentes serait donc susceptible d’inhiber les effets positifs de la reprogrammation. Ce projet vise donc à rétablir l’effet thérapeutique de la reprogrammation en supprimant les cellules sénescentes au sein des différents organes et donc leur action de blocage présumée. De plus, cette étude a pour objectif d’analyser les changements cellulaires et moléculaires mis en place par les traitements au sein même des multiples organes et tissus. Un intérêt particulier sera donné au suivi des cellules sénescentes et l’impact de leur disparition sur les différentes niches de cellules souches adultes. Ainsi pour avancer, ce type d’analyse nécessite l’utilisation d’animaux puisqu’à l’heure actuelle, aucun modèle in vitro n’est capable de représenter la complexité de l’ensemble des mécanismes physiologiques lié à la sénescence et au vieillissement. Aussi, dans le cadre de ce projet, une étude sur l’organisme entier est nécessaire

Les travaux de thèse réalisée en 2021 par l’équipe ont démontré pour la première fois qu’il existait une différence de la réponse à la reprogrammation in vivo entre les mâles et les femelles. Afin d’optimiser au mieux l’utilisation de tous les animaux produits, nous allons réaliser nos tests à la fois sur les mâles et les femelles. Par ailleurs, nous utiliserons aussi en contrôles « jeunes », les individus non-progériques issus des mêmes croisements.Le nombre d’animaux par groupe est fixé à 8 par sexe pour les analyses tissulaires et moléculaires, nombre nécessaire et suffisant pour obtenir des résultats statistiquement significatifs d’après nos analyses. Le nombre de groupes a été réfléchi de sorte à avoir les contrôles suffisants pour pouvoir conclure quant aux résultats obtenus, il s’élève à 4 (un groupe contrôles de 16 animaux non-traités, un groupe de 16 individus traités uniquement en sénolytiques, un groupe de 16 individus traités uniquement en reprogrammation, un groupe de 16 individus combinant les deux traitements. Cette configuration étant la même pour les animaux progéria ainsi que pour les non progéria, soit 128 animaux au total.

Nous utilisons un modèle de souris conduisant à un viellissement prématuré afin d’accélérer l’étude du des processus du vieillissement. Nous choisissons de sacrifier ces souris à l’âge de 9 mois pour éviter les nuisances liées à un vieillissement prématuré. Ces résultats seront ensuite comparés à ceux d’une étude précédente pour évaluer les différences et les similitudes. Pour administrer les traitements, nous les mélangeons à la nourriture des souris, ce qui limite les interventions directes sur les animaux. Nous surveillons régulièrement les souris pour détecter tout signe de douleur ou d’anomalie. Des indicateurs tels que l’isolement, la perte d’appétit ou des difficultés de déplacement peuvent indiquer des problèmes de santé. Si une souris perd plus de 20% de son poids maximal ou montre des signes de difficulté à se déplacer ou à manger, nous la retirons de l’étude pour éviter qu’elle ne souffre davantage. Nous réalisons également des tests de réflexes pour évaluer la santé des animaux. Si une souris échoue à ces tests, cela peut indiquer un problème de santé grave, et elle est alors retirée de l’étude. En résumé, nous prenons toutes les mesures nécessaires pour garantir le bien-être des souris tout en réalisant nos recherches sur le vieillissement.

La souris à vieillissement accéléré permet de suivre sur une courte durée les variations physiologiques au cours du vieillissement. Ces animaux présentent un état vieillissant au bout de 6 mois et décèdent autours de 9 à 10 mois environ. Afin d’étudier l’impact de la sénescence sur la reprogrammation, les expérimentations et analyses seront réalisées sur des animaux adultes. De plus, les périodes utilisées sont en accord avec les résultats précédemment obtenus au laboratoire lors d’études antérieures. Ainsi, les traitements seront réalisés sur des animaux dont les signes de vieillissement commencent à se manifester. Enfin, les analyses histologique et moléculaire de notre différent groupe seront réalisées à l’âge de 9 mois conformément à nos études précédentes afin d’être comparables.