Nos cellules se remplacent, pourquoi ne se mutent-elles pas? Pourquoi n'évoluons-nous pas individuellement?

«Les organismes ne sont qu'un groupe de cellules», explique John W. Pepper (Université de l'Arizona).

Et comme tout le monde le sait depuis la biologie du lycée, les cellules se reproduisent en se dédoublant et en se faisant des copies. Lorsque cela se produit – encore et encore – des erreurs sont commises et produisent des copies inexactes. La plupart de ces erreurs – mutations – ne sont pas aptes à survivre et disparaissent. D'autres ont des avantages de survie et continuent à se reproduire. Et c'est l'évolution.

Donc, vous pourriez demander, si c'est ce qui se passe à l'intérieur de nos corps, pourquoi les humains individuels n'évoluent-ils pas avec le temps? Pourquoi es-tu à peu près la même personne – sauf plus âgée – que tu ne l'étais il y a dix ans?

Parce que, dit Pepper, la simple division cellulaire n'est pas la façon dont les organismes humains remplacent leurs cellules.

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Bien que le Razor d'Occam nous informe que le plus simple est souvent le meilleur, Pepper pointe vers un processus plutôt klunky et inélégant par lequel les cellules humaines se remplacent elles-mêmes et évitent la mutation au cours de la vie d'une personne.

Pour se remplacer, les cellules doivent à la fois se reproduire et proliférer. Selon Pepper, les cellules souches indifférenciées portent la charge d'initier la reproduction des cellules par simple division. Il émet l'hypothèse que les cellules souches n'évoluent pas parce que leurs populations sont en grande partie «petites et quiescentes». Lorsqu'elles se reproduisent, elles changent tout d'abord juste assez pour produire un nouveau type de cellules – cellules amplificatrices transitoires (TAC) – qui se divisent. prolifèrent ainsi, plusieurs fois, chaque fois devenant plus différenciés, jusqu'à devenir des cellules matures, qui ne peuvent ni se reproduire ni se répliquer.

Les nouvelles cellules, parce qu'elles ne peuvent pas se reproduire, sont des impasses évolutives. "Un tissu peut comprendre une série de plusieurs étapes TAC, dont chacune résulte de la division de l'étape précédente. Ces cellules sont transitoires dans le sens où elles ne prolifèrent que pendant une période de temps limitée avant qu'elles ne se différencient en phase terminale et finissent par se dissocier du tissu. Ils amplifient le potentiel prolifératif des cellules souches somatiques, car chaque stade TAC double le nombre de cellules descendantes qui résultent finalement de la division d'une cellule souche somatique ", écrit Pepper dans son article" Les modèles de différenciation des cellules animales suppriment l'évolution somatique ". avec ses collègues Kathleen Sprouffske et Carlo C. Maley (PloS Computational Biology, 2007).

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Pour les cellules hautement différenciées, perdre la capacité de reproduction faisait partie du compromis de devenir partie d'un organisme multicellulaire.

"Ils ont pu faire partie de quelque chose de plus puissant", a déclaré Pepper. "Quelque chose qui était difficile à manger et bon à manger d'autres choses."

Donc, si le processus de multiplication et de prolifération cellulaire en plusieurs étapes supprime l'évolution et le changement cellulaire, pourquoi vieillissons-nous?

"L'évolution somatique a été proposée comme une source fondamentale de sénescence. Nous avons montré que la différenciation en série peut réduire l'évolution somatique, mais ne l'élimine pas complètement. Une certaine prolifération par les cellules souches est nécessaire, et l'auto-renouvellement des TAC peut résulter de mutations somatiques sporadiques perturbant la différenciation normale. En ralentissant l'évolution somatique, la différenciation en série peut ne pas éliminer complètement la sénescence mais la retarder jusqu'à la vieillesse », écrit Pepper.

En d'autres termes, si nous remplacions les cellules individuelles par une simple division, les erreurs associées au vieillissement pourraient se produire assez rapidement. Avec le processus muti-stade des cellules souches à TAC-il y a une accrétion plus lente des changements caractéristiques du vieillissement sur une plus longue période.

Cette recherche a également des implications pour la recherche sur le cancer. Le cancer est la division cellulaire devenue sauvage.

Simplement dit par Pepper: «Lorsque les cellules atteignent le point où elles se divisent constamment, au lieu d'être seulement nécessaires, elles sont des cellules cancéreuses.

Il ajoute: "Si vous comprenez les conditions dans lesquelles ils coopèrent, vous pouvez comprendre les conditions dans lesquelles la coopération s'effondre. Le cancer est une rupture de la coopération. "

Et ainsi pourrait être le processus de vieillissement.

Pepper JW, Sprouffske K, Maley CC, 2007 Les modèles de différenciation des cellules animales suppriment l'évolution somatique. PLoS Comput Biol 3 (12): e250. doi: 10.1371 / journal.pcbi.0030250

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