Les tissus de l'organisme humain ajustent l'intensité avec laquelle ils éliminent les déchets en fonction de leur activité métabolique et, par conséquent, de la quantité de déchets qu'ils génèrent. C'est ce que conclut un travail dirigé par des chercheurs espagnols du Centre National de Recherches Cardiovasculaires (CNIC) et de l'Université Pompeu Fabra (UPF) de Barcelone, en collaboration avec d'autres institutions.
L'étude, coordonnée également par des scientifiques des universités de Californie à San Francisco (UCSF) et de Yale (États-Unis), démontre que les tissus ayant des besoins énergétiques plus élevés concentrent de grandes équipes de nettoyage formées par des macrophages, des cellules du système immunitaire spécialisées dans l'élimination des débris. De plus, elle confirme que la taille de ces équipes augmente en proportion de l'activité métabolique du tissu et de la quantité de déchets qu'il génère.
La recherche, publiée dans la revue spécialisée "Science Immunology", a parmi ses auteurs principaux le chercheur du CNIC Andrés Hidalgo. Ce scientifique précise qu'une part importante des déchets est composée de mitochondries endommagées, les organites qui agissent comme des "centrales énergétiques" des cellules en transformant les nutriments en énergie utilisable.
"À mesure que les mitochondries se détériorent tout en maintenant les cellules en fonctionnement, elles sont éliminées", explique-t-il, ajoutant que "plus la demande énergétique d'un tissu est grande, plus de mitochondries finissent à la poubelle". Pour le vérifier, l'équipe a suivi la trace des mitochondries dans le muscle cardiaque, le muscle squelettique et la graisse brune de souris, observant que les mitochondries vieillies finissaient accumulées à l'intérieur des macrophages.
Un système de nettoyage clé pour la performance des tissus
Dans une deuxième phase, les chercheurs ont bloqué la capacité des macrophages à éliminer ces déchets. Le système a alors cessé de fonctionner correctement : le cœur a réduit sa capacité de pompage, le muscle squelettique a perdu de la force et la graisse brune a diminué sa production de chaleur. À partir de ces résultats, la professeure de l'UPF et également co-auteur principal de l'étude, Pura Muñoz-Cánoves, conclut que "les tissus doivent rester propres pour fonctionner à plein rendement".
Pour percer l'origine de ce mécanisme de nettoyage, l'équipe a retracé le processus jusqu'à des cellules structurelles appelées fibroblastes, dont le nombre augmente parallèlement à l'activité mitochondriale du tissu. Ces cellules émettent un signal qui induit la prolifération de macrophages, permettant à chaque tissu d'adapter la taille de son équipe de nettoyage à la quantité de déchets qu'il produit.
Le travail inclut également l'analyse de données provenant de muscles humains, qui confirme que le nombre de macrophages augmente en parallèle avec l'activité mitochondriale du muscle, utilisée comme indicateur de son niveau d'activité. Le membre de l'Institut de Recherche Cardiovasculaire de l'UCSF et auteur senior de l'étude, José Ángel Nicolás-Ávila, souligne que "cet équilibre entre les fortes demandes énergétiques des tissus et le nombre de macrophages semble être fondamental" pour maintenir la santé.
"Le métabolisme des tissus, l'accumulation de déchets et le nombre de macrophages changent avec le vieillissement", indique la première auteur et membre de l'UCSF, Laura Pena-Couso, qui souligne que ces résultats "révèlent les signaux qui relient ces processus". De plus, elle considère que "cela ouvre la possibilité d'agir sur ce système pour aider à préserver la fonction de nos tissus à mesure que nous vieillissons".