Dossier HON sur le vieillissement



3.2.1. Protéines

Les protéines, composées d'une suite d'acides aminés dont la composition est déterminée par le code génétique, assurent l'intégrité et le fonctionnement des cellules.

 

 

Figure 3. Localisation des protéines dans une cellule normale

 

Les protéines jouent le rôle d'enzyme (catalyseur de réactions biochimiques), de composantes membranaires (plasmique ou celle des organelles), ont un rôle structural extra- ou intracellulaire, constituent la machinerie indispensable à la réplication du matériel génétique, à la transcription et à la traduction des protéines et participent à l'autodestruction cellulaire (protéases, inhibiteurs).

 

Figure 4 : Dogme fondamental de biologie : Réplication de l’ADN, transcription de l’ADN en ARN, traduction de l’ARN en protéines,

 

Dans la cellule normale, des modifications covalentes (liaison stable entre deux composés) d’une protéine ne sont effectuées que sous un contrôle strict, en réponse à un stimulus. Ces modifications sont faites à des endroits précis de la protéine et sont indispensables pour assurer le contrôle de l'activité protéinique. A part ces modifications "permises", aucune autre modification protéinique ne peut être tolérée car elle empêche le fonctionnement correct de la cellule, puis mène à sa mort.

En fonction de l’âge, les modifications protéiniques s’accumulent (catastrophe theory; Orgel, 1963; Holliday, 1995). Elles sont dues aux erreurs de synthèse (Goldstein, 1985; Curtsinger, 1995; Rattan, 1991; Duttaroy, 1998), aux modifications post-translationelles (désamination, glycosylation inadéquate, pontages inter- ou intramoléculaires, oxydation), à la diminution de l'activité de certaines enzymes, à l'altération de la spécificité d'enzymes pour leurs substrats, à la diminution de l'affinité des récepteurs pour leurs ligands, à la fragmentation des protéines. L'accumulation de nombreuses protéines modifiées mène à une perte progressive de fonction dans les organes concernés et est responsable du vieillissement de l'organisme (Benuck, 1996; Ferrington, 1998; Robert, 1996; Taylor, 1992).

Pour éviter l'accumulation de protéines altérées, fragmentées ou agrégées, la cellule est munie de systèmes d'élimination (Rattan,1996; Grune,1997). Normalement, les protéines non réparables sont reconnues par l'ubiquitine et dégradées par les protéases (Hochstrasser, 1995). Lorsque les lésions protéiniques peuvent être réparées, elles sont repérées et remises en état par les "chaperons moléculaires" (Heat Shock Proteins ou HSP; Ellis, 1991).

Dans les cellules vieillissantes, les mécanismes d'élimination des protéines altérées fonctionnent moins efficacement et l’accumulation de protéines non fonctionnelles devient alors possible.

Le collagène est l’une des protéines les plus modifiées en fonction de l’âge. Nous allons décrire ces altérations avec une attention particulière car elles sont responsables du vieillissement de plusieurs organes.

Le rôle biologique du collagène est double. D'une part, avec l'élastine, les protéoglycans et les glycoprotéines, il fait partie de la matrice extracellulaire responsable de la cohésion des tissus et des organes. D'autre part, le collagène confère la résistance, la souplesse et l'élasticité aux différents tissus.

Lorsque l'organisme vieillit, les molécules de collagène se lient les unes aux autres (phénomène portant le nom de pontages (cross-links). Ces pontages sont initiés par une série de réactions non-enzymatiques (réactions de Maillard) entre les protéines et les sucres (Booth, 1997). Les altérations du collagène se répercutent sur le fonctionnement de nombreux tissus et organes. Leur conséquence la plus visible peut être illustrée par l’apparition des rides chez les personnes âgées.

En résumé :

En fonction de l’âge, la structure des protéines est modifiée. Cette modification alterne le fonctionnement de la protéine et l’empêche de remplir son rôle biologique. Le " travail " que la protéine devrait effectuer reste inachevé et l’organisme en ressent les conséquences. 

 

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  http://www.hon.ch/Dossier/Ageing/French/3.2.1.html Last modified: Fri Nov 1 2002