Le composé 991, activateur de l'AMPK, prolonge l'espérance de vie chez trois espèces

L'AMPK est un capteur d'énergie cellulaire conservé au cours de l'évolution, et son activation a été associée à la longévité chez les organismes modèles. La plupart des études pharmacologiques reposent sur des activateurs indirects, comme la metformine, qui agit aussi sur les mitochondries et les lysosomes et qui, chez les vers et les mouches, prolonge l'espérance de vie en partie par l'intermédiaire du microbiote. Il est donc difficile de déterminer ce que l'AMPK apporte réellement. Cette étude cherche à savoir si une activation pharmacologique directe de l'AMPK peut prolonger l'espérance de vie chez plusieurs espèces.

Les auteurs ont utilisé le 991, une petite molécule qui se fixe sur le site allostérique des médicaments et des métabolites (ADaM), situé entre les sous-unités α et β de l'AMPK. La modélisation structurale a montré que cette poche, y compris une sérine clé de la sous-unité β, est conservée de l'humain à la mouche, au ver et à la levure. Lors de tests d'activité kinase, le 991 a activé de façon dose-dépendante l'AMPK de mouche purifiée à partir de cellules S2R+ (5 μM, p=9,57×10⁻⁴) et l'a protégée de la déphosphorylation induite par les phosphatases. Dans les cellules de mouche, le 991 à 5 μM s'est révélé très puissant (p=9,51×10⁻¹¹), alors que la metformine nécessitait 5 mM (p=0,0150) et la phenformine 1 mM.

In vivo, le 991 administré dans un régime chimiquement défini chez la mouche a activé l'AMPK de façon dose-dépendante de 5 à 500 μM, mais pas dans l'alimentation standard à base de levure, ce qui met en évidence des problèmes de biodisponibilité. Il a aussi augmenté l'AMPK phosphorylée chez le ver (p=0,0061) et chez la levure de fission (p=0,0295). Sur le plan physiologique, le 991 a réduit les triglycérides de l'organisme entier chez la mouche (25 μM, p=5,47×10⁻⁴) sans modifier le glycogène, la prise alimentaire ni la fécondité. Chez le ver, la coloration lipidique au BODIPY était diminuée (n=228 témoins contre 271 traités, p=6,61×10⁻⁷).

L'espérance de vie a été prolongée chez les trois organismes. Chez la mouche femelle (~150 par condition), l'effet était marqué à 10 μM (p=4,67×10⁻¹¹) et plus faible à 100 μM (p=0,0017). La durée de vie chronologique de S. pombe a augmenté à 10 μM (p=1,18×10⁻³). Chez le ver (~110 par condition), l'espérance de vie a augmenté avec les bactéries BW25113 (p=2,95×10⁻⁷) comme avec OP50 (p=1,57×10⁻⁵). Le 991 n'a pas affecté sensiblement la croissance bactérienne, ce qui suggère une action directe sur l'hôte, contrairement à la metformine.

Plusieurs contrôles appuient la spécificité pour l'AMPK. Le 991 n'a pas prolongé l'espérance de vie chez les vers aak-2 dépourvus d'AMPK (p=0,2697 et 0,1027) et l'a raccourcie chez la levure ssp2 nulle (p=1,77×10⁻³), même si les auteurs notent que ces mutants sont en général sensibles au stress. Des doses plus élevées ont raccourci l'espérance de vie chez les animaux de type sauvage : la dose doit donc être ajustée. Chez des souris mâles (n=3 par groupe), trois semaines de 991 à 3,5 mg/kg par voie intraveineuse dans des nanoparticules de PLGA ont produit une signature protéomique hépatique associant biosynthèse d'ATP, inhibition de mTOR et biogenèse mitochondriale, les termes liés à la survie étant les plus enrichis.

Les auteurs soutiennent que les activateurs directs de deuxième génération (MK-8722, PF-739, BI-9774, PXL-770) partagent ce site de liaison et ont une meilleure biodisponibilité, ce qui justifie des essais de longévité chez les mammifères. Les réserves sont importantes : les données chez la souris ne sont qu'un petit instantané protéomique, sans mesure de survie ni d'espérance de vie en bonne santé ; des contrôles de mouches dépourvues d'AMPK n'ont pas pu être réalisés ; et les mécanismes en aval restent non résolus.