L’étude a découvert que la perte du facteur protéique dérivé du pigment épithélial est un moteur des changements liés au vieillissement dans la rétine.
Les souris qui n’avaient pas de protéine protectrice dans leurs yeux présentaient des symptômes similaires à ceux de la dégénérescence maculaire liée à l’âge.
Selon une étude récente du National Eye Institute (NEI) chez la souris, la perte du facteur pigmentaire protéique dérivé de l’épithélium (PEDF), qui protège les cellules de soutien rétiniennes, peut favoriser les changements liés à l’âge dans la rétine.
Les maladies rétiniennes liées à l’âge, telles que la dégénérescence maculaire liée à l’âge (DMLA), peuvent entraîner la cécité car la rétine est le tissu sensible à la lumière à l’arrière de l’œil. Les nouvelles informations pourraient aider à développer des médicaments pour arrêter la DMLA et d’autres conditions du vieillissement rétinien. La recherche a été publiée dans Journal international des sciences moléculaires. NEI fait partie des National Institutes of Health.
« Les gens ont appelé PEDF la protéine » jeunesse « car elle est abondante dans la jeune rétine, mais décline au cours du vieillissement », a déclaré Patricia Becerra, PhD, présidente de la division de la structure et de la fonction des protéines à l’Institut national de la statistique et auteur principal de l’étude. « Cette étude montre pour la première fois que la simple suppression de PEDF conduit à un ensemble de changements génétiques qui imitent le vieillissement de la rétine. »
La rétine est composée de couches de cellules qui travaillent ensemble pour reconnaître et interpréter les signaux lumineux, que le cerveau utilise pour produire la vision. Les photorécepteurs sensibles à la lumière dans la rétine sont situés au-dessus d’une couche de cellules de soutien appelée épithélium pigmentaire rétinien (RPE). Lorsque les photorécepteurs détectent de la lumière, le RPE les alimente et recycle les « parties extérieures », qui sont épuisées et leurs pointes scintillent à chaque fois que les photorécepteurs détectent de la lumière.
Les RPE des souris sans Serpin1 accumulent plus de graisse que les souris de type sauvage. Microscopie ultra-résolution de tissus RPE de souris de type sauvage (supérieur) et Serpin1-null (inférieur). Les images détaillées sur la droite sont des régions agrandies de tissu RPE représentées sur la gauche (zone carrée en pointillés). Les bordures des cellules RPE sont colorées en rouge et les lipides accumulés sont colorés en vert. Crédit : Ivan Ripostini, NEI
Les cellules photoréceptrices perdent la capacité de créer de nouveaux segments et perdent par la suite la capacité de détecter la lumière si le RPE est incapable de fournir à nouveau les composants recyclés aux anciennes pointes du segment externe. Sans les nutriments fournis par le RPE, les photorécepteurs mourraient. La sénescence (sénescence) ou la mort des cellules RPE dans la rétine entraîne une perte de vision chez les personnes atteintes de DMLA ou de certains types d’atrophie rétinienne.
Des recherches antérieures menées par Becerra et d’autres groupes ont montré que le PEDF protège les cellules rétiniennes, les protégeant des dommages cellulaires et de la croissance anormale des vaisseaux sanguins rétiniens. Les cellules RPE produisent et sécrètent la protéine PEDF. La protéine se lie alors à son récepteur, PEDF-R, qui est également exprimé par les cellules RPE. La liaison par PEDF stimule PEDF-R pour décomposer les molécules lipidiques, composants clés des membranes cellulaires qui entourent les segments externes des photorécepteurs et d’autres compartiments cellulaires.
Cette étape de décomposition est une partie essentielle du processus de recyclage extérieur. Bien que les chercheurs sachent que les niveaux de PEDF diminuent dans la rétine au cours du processus de vieillissement, il n’était pas clair si cette perte de PEDF provoque ou est uniquement associée à des modifications de la rétine liées à l’âge.
Pour étudier le rôle de la rétine pour PEDF, Becerra et ses collègues ont étudié un modèle de souris dépourvu du gène PEDF (Serpin1). Les chercheurs ont examiné la structure cellulaire de la rétine dans un modèle de rat et ont découvert que les noyaux de la cellule RPE étaient agrandis, ce qui peut indiquer des changements dans le fonctionnement des cellules.[{ » attribute= » »>DNA is packed.
The RPE cells also had turned on four genes associated with aging and cellular senescence, and levels of the PEDF receptor were significantly below normal. Finally, unprocessed lipids and other photoreceptor outer segment components had accumulated in the RPE layer of the retina. Similar changes in gene expression and defects in RPE metabolism are found in the aging retina.
“One of the most striking things was this reduction in the PEDF receptor on the surface of the RPE cells in the mouse lacking the PEDF protein,” said the study’s lead author, Ivan Rebustini, Ph.D., a staff scientist in Becerra’s lab. “It seems there’s some sort of feedback-loop involving PEDF that maintains the levels of PEDF-R and lipid metabolism in the RPE.”
While at first glance, the retinas of these PEDF-negative mice appear normal, these new findings suggest that PEDF is playing a protective role that helps the retina weather trauma and aging-related wear and tear.
“We always wondered if loss of PEDF was driven by aging, or was driving aging,” said Becerra. “This study, especially with the clear link to altered lipid metabolism and gene expression, indicates the loss of PEDF is a driver of aging-related changes in the retina.”
Reference: “PEDF Deletion Induces Senescence and Defects in Phagocytosis in the RPE” by Ivan T. Rebustini, Susan E. Crawford and S. Patricia Becerra, 13 July 2022, International Journal of Molecular Sciences.
DOI: 10.3390/ijms23147745
The study was funded by the National Eye Institute.