Pourquoi c’est important

Pour accomplir son travail, qui conditionne la santé de l’organisme, chaque cellule doit être capable de se débarrasser des protéines endommagées ou inutiles. L’accumulation de ces protéines altérées, mal pliées, obstrue la cellule, interfère avec ses fonctions et précipite à la longue le développement de maladies chroniques comme la maladie d’Alzheimer ou la sclérose latérale amyotrophique.

Un mécanisme cellulaire intégré permet cette élimination. C’est la voie « ubiquitine-protéasome ». Ce système marque les protéines défectueuses ou inutiles avec des molécules d’ubiquitine ; elles sont ensuite détruites par une unité spécialisée appelée protéasome 26S.

Ce système peut être activé lorsque s’élèvent les niveaux d’une molécule connue sous le nom de AMP cyclique (AMPc). Expérimentalement, les médicaments stimulant l’AMPc favorisent la destruction des protéines défectives ou toxiques, surtout celles liées à neurodégénération.

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Ce que les chercheurs ont trouvé

Les chercheurs ont analysé les effets de l’exercice sur des cellules musculaires prélevées sur les cuisses de quatre volontaires avant et après une pratique vigoureuse du vélo. Après l’exercice, les protéasomes de ces cellules présentaient beaucoup plus de marques moléculaires d’une dégradation accrue des protéines, y compris des niveaux plus élevés d’AMPc. Les mêmes changements ont été observés dans les muscles des rats anesthésiés dont les pattes arrières étaient stimulées pour se contracter de façon répétée.

Le jeûne – même pendant de brèves périodes – a eu un effet similaire sur les mécanismes d’élimination des protéines des cellules. Le jeûne augmente l’activité protéasomique dans les cellules musculaires et hépatiques des souris privées de nourriture pendant 12 heures, l’équivalent d’un jeûne d’une nuit.

Dans une autre série d’expériences, les chercheurs ont exposé les cellules hépatiques de souris au glucagon, l’hormone qui stimule la production de glucose comme carburant pendant les périodes de privation alimentaire ou lorsque la glycémie baisse. Les chercheurs ont observé que l’exposition au glucagon stimulait l’activité protéasomique et augmentait la capacité des cellules à détruire les protéines défectueuses.

L’exposition à l’adrénaline, une hormone liée au stress, a produit un effet similaire. L’adrénaline conduit le foie et les muscles à mobiliser les réserves d’énergie pour stimuler la fréquence cardiaque et la force musculaire pendant les périodes de stress physiologique. Les cellules hépatiques traitées à l’adrénaline ont montré une augmentation marquée de l’AMPc, ainsi qu’une plus grande activité protéasomique 26S et une dégradation des protéines accrue. L’exposition à l’adrénaline a également stimulé l’activité protéasomique dans le cœur des rats. De même, lorsque les chercheurs ont exposé les cellules rénales de souris à la vasopressine – l’hormone antidiurétique qui aide le corps à retenir l’eau et à prévenir la déshydratation – ils ont également observé des niveaux plus élevés de dégradation des protéines.

En pratique

Ces résultats démontrent que le taux de dégradation des protéines défectueuses peut varier très rapidement selon l’état physiologique. Par exemple, l’exposition à l’hormone antidiurétique déclenche la dégradation des protéines dans les cellules rénales en moins de cinq minutes et revient à des niveaux basals en une heure. Ces résultats confirment l’intérêt potentiel de l’exercice et du jeûne intermittent dans la prévention des mécanismes qui conduisent au vieillissement accéléré.

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Référence : 

VerPlank J. S. : Proteasomes are rapidly activated by diverse hormones and physiological states that raise cAMP and cause Rpn6 phosphorylation. Proceedings of the National Academy of Sciences Mar 2019, 116 (10) 4228-4237.


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