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Jun 05, 2023

Le vieillissement de C. elegans est accéléré par un auto

Nature Communications volume 14, Numéro d'article : 4381 (2023) Citer cet article 3815 Accès 97 Détails des métriques Altmetric Chez C. elegans post-reproductif, réutilisation destructrice de la biomasse somatique

Nature Communications volume 14, Numéro d'article : 4381 (2023) Citer cet article

3815 Accès

97 Altmétrique

Détails des métriques

Chez C. elegans post-reproductif, la réutilisation destructrice de la biomasse somatique soutient la production de jaune qui, comme il a été récemment démontré, est évacué et peut servir de denrée alimentaire pour la progéniture larvaire. Cela n’est pas sans rappeler l’effort de reproduction suicidaire (mort reproductive) typique des organismes sémelpares comme le saumon du Pacifique. Pour explorer la possibilité que C. elegans présente une mort reproductive, nous avons comparé des paires d'espèces sœurs des genres Caenorhabditis et Pristionchus avec des hermaphrodites et des femelles. Nous rapportons que la ventilation du vitellus et une pathologie constitutive précoce impliquant des changements anatomiques majeurs ne se produisent que chez les hermaphrodites, qui ont également une durée de vie plus courte. De plus, ce n’est que chez les hermaphrodites que l’élimination de la lignée germinale supprime la pathologie sénescente et augmente considérablement la durée de vie. Ceci est cohérent avec l'hypothèse selon laquelle C. elegans présente une mort reproductive supprimée par l'ablation de la lignée germinale. Si cela est correct, cela impliquerait une différence majeure dans le processus de vieillissement entre C. elegans et la plupart des organismes supérieurs, et pourrait expliquer la plasticité exceptionnelle du vieillissement de C. elegans.

Les mécanismes du vieillissement sont susceptibles de différer entre les organismes ayant un cycle de vie sémelpare et itéropare. Les espèces sémelpares ne présentent qu’un seul épisode de reproduction, qui implique souvent un degré d’effort de reproduction si intense qu’il entraîne une mort rapide (mort reproductive)1,2. Les organismes présentant une mort reproductive sémelpare vont des plantes monocarpiques au saumon du Pacifique. En revanche, les espèces itéropares, qui comprennent la plupart des mammifères, sont capables de plusieurs cycles de reproduction et connaissent un processus de vieillissement plus progressif.

Pour être précis sur la signification du terme sémelparité : bien que certains organismes présentant un seul épisode de reproduction, mais pas tous, présentent une mort reproductive, le terme semelparité est souvent utilisé pour désigner spécifiquement les organismes sémelpares qui présentent une mort reproductive. Parallèlement, la survenue d'une mort reproductive chez des organismes avec un seul épisode reproductif est définitive de semelparité au deuxième sens du terme.

Depuis la fin des années 1970, le nématode Caenorhabditis elegans a été utilisé de manière intensive comme organisme modèle pour tenter de comprendre les causes du vieillissement. Cela a conduit à la découverte d’un degré remarquablement élevé de plasticité lors du vieillissement chez cette espèce3,4,5, la durée de vie pouvant être multipliée par 106. C. elegans est également inhabituel par la gravité et l'apparition singulièrement précoce d'une pathologie sénescente, affectant particulièrement les organes impliqués dans la reproduction7,8,9,10,11,12. Chez les hermaphrodites post-reproducteurs de C. elegans, la biomasse intestinale est convertie en jaune, entraînant une atrophie intestinale et une accumulation de jaune9,13. Nous avons récemment montré que les mères post-reproductrices expulsent le jaune qui peut fonctionner comme du lait (ou « jaune de lait »), consommé par la progéniture larvaire favorisant la croissance et la reproduction14.

Ce type d’effort de reproduction autodestructeur, dans lequel la réutilisation de la biomasse favorise la dégénérescence des organes, se produit souvent chez les organismes sémelpares qui subissent une mort reproductive. La suppression de la lignée germinale augmente considérablement la durée de vie du C. elegans et du saumon du Pacifique, dans ce dernier cas en supprimant la mort reproductive5,15. Conjuguées à son unique épisode reproductif, ces observations soulèvent la possibilité que la plasticité marquée de la durée de vie de C. elegans soit fonction de la suppression de la mort reproductive, c'est-à-dire que cette espèce soit sémelpare.

Une autre possibilité hypothétique est que la mort reproductive ait évolué chez C. elegans en conséquence de l'hermaphrodisme. Les espèces de nématodes du genre Caenorhabditis sont soit gonochoristiques, avec un nombre à peu près égal de femelles et de mâles, soit androdioïques, avec des hermaphrodites autofécondants et des mâles rares16. L'hermaphrodisme protandre (où les spermatozoïdes sont produits d'abord, puis les ovocytes) permet à C. elegans de coloniser rapidement de nouvelles parcelles de nourriture, mais au prix d'une durée de reproduction plus courte en raison de l'épuisement des spermatozoïdes propres16,17. La capacité de convertir la biomasse somatique en jaune pour nourrir la progéniture peut permettre à C. elegans post-reproductif de réduire ce coût et de promouvoir une condition physique inclusive14. Si cela est correct, cela prédit que la mort reproductive se produira chez les hermaphrodites de Caenorhabditis, mais pas chez les femelles, où la reproduction obligatoire par accouplement avec des mâles permet une durée de reproduction plus longue.