Un criblage CRISPR identifie la clustérine comme principal moteur du vieillissement immunitaire dans les cellules souches du sang

Les cellules souches hématopoïétiques (CSH) vieillissantes constituent une cause profonde du déclin immunitaire chez les adultes âgés, en déplaçant la production vers des cellules myéloïdes pro-inflammatoires au détriment des lymphocytes combattant les infections. Ce biais myéloïde contribue à une susceptibilité accrue aux infections, aux hémopathies malignes telles que l'hématopoïèse clonale, ainsi qu'au déclin fonctionnel systémique. Malgré l'importance clinique de ce phénomène, les mécanismes moléculaires responsables sont restés largement inconnus, limitant ainsi les stratégies thérapeutiques. Cette étude menée par Harvard visait à identifier des régulateurs causaux à l'aide d'une approche CRISPR non biaisée in vivo.

L'équipe a d'abord comparé les transcriptomes des CSH de jeunes souris (2 mois) et de vieilles souris (24 mois), identifiant 77 gènes significativement surexprimés dans les CSH âgées (FPKM > 1, P ajusté < 0,05, log2FC > 0,5). Le croisement avec une signature de vieillissement publiée comprenant 740 gènes a réduit la liste à 50 candidats, et un système de notation basé sur le niveau d'expression, le rapport de variation, la valeur P ajustée et la cohérence a permis de retenir 23 candidats prioritaires pour le criblage fonctionnel. À l'aide d'un criblage par perte de fonction CRISPR in vivo basé sur des codes-barres — trois sgRNA par gène, cinq codes-barres chacun — ils ont introduit des invalidations géniques dans des CSH âgées exprimant Cas9, les ont transplantées dans des receveurs irradiés de manière létale, puis ont analysé les lignées hématopoïétiques produites après 5 mois. Quatre comparaisons par paires (cellules matures vs CSH au point de départ, myéloïdes vs lymphoïdes, et CSH en fin d'expérience vs lignées matures) ont convergé vers la clustérine (Clu) et Cd38 comme meilleurs résultats dont la perte augmentait la différenciation lymphoïde.

La validation par perte de fonction a confirmé que l'invalidation de Clu dans les CSH âgées réduisait la production myéloïde in vitro et in vivo, tandis que la surexpression de Clu dans les jeunes CSH reproduisait le phénotype âgé à biais myéloïde. Sur le plan mécanistique, l'équipe a découvert que Clu interagit physiquement avec la Mitofusine-2 (Mfn2), un médiateur clé de la fusion de la membrane externe mitochondriale. La surexpression de Clu dans les CSH âgées favorise l'hyperfusion mitochondriale — des réseaux mitochondriaux anormalement allongés détectables par microscopie électronique — ce qui entraîne une phosphorylation oxydative (OXPHOS) excessive et élève les espèces réactives de l'oxygène (ROS). Cette augmentation des ROS induite par l'OXPHOS active la p38 MAPK, qui à son tour surexprime C/EBPβ (Cebpb), un facteur de transcription maître de la différenciation myéloïde. L'invalidation de Clu dans les CSH âgées a atténué l'OXPHOS, amélioré la mitophagie (élimination des mitochondries endommagées), réduit l'activation de p38 et diminué l'expression de Cebpb — autant d'éléments cohérents avec un renversement du phénotype âgé.

Dans les expériences de transplantation, les CSH âgées déplétées en Clu, transférées dans des souris receveuses d'âge moyen (12 mois), ont produit une hématopoïèse équilibrée avec restauration de la production lymphoïde et amélioration des performances physiques chez les receveurs. Ce résultat est particulièrement significatif, car il démontre un rajeunissement fonctionnel du milieu immunitaire et hématopoïétique systémique, et pas seulement une correction moléculaire. Les expériences de gain de fonction avec surexpression de Clu dans les jeunes CSH, qui ont reproduit le biais myéloïde associé au vieillissement, ont renforcé davantage la relation causale et exclu les variables confondantes liées à l'âge.

Cette étude a des implications importantes pour la compréhension et le traitement potentiel du dysfonctionnement immunitaire lié à l'âge. L'axe Mfn2-OXPHOS-p38-Cebpb identifié ici représente une voie linéaire et ciblable pharmacologiquement, reliant une protéine chaperonne sécrétée à un programme transcriptionnel d'engagement myéloïde. Des outils pharmacologiques existants ciblant la dynamique mitochondriale (Mfn2), l'OXPHOS, la p38 MAPK ou C/EBPβ pourraient en principe être testés en tant qu'interventions rajeunissantes. La clustérine elle-même est déjà reconnue comme biomarqueur élevé dans la maladie d'Alzheimer et d'autres pathologies liées au vieillissement, ce qui suggère que cette voie pourrait avoir une pertinence large dans la biologie du vieillissement. Bien que ces travaux aient été réalisés chez la souris et nécessitent une validation chez l'humain, la causalité génétique clairement établie ici offre une solide base translationnelle.