Le modèle murin populaire de cellules sénescentes s'avère présenter des défauts critiques dans ses trois fonctions de rapporteur

La sénescence cellulaire — un état d'arrêt permanent du cycle cellulaire — joue un double rôle en biologie : elle supprime les tumeurs tout en alimentant l'inflammation liée à l'âge via le phénotype sécrétoire associé à la sénescence (SASP). La compréhension de ces rôles chez les organismes vivants nécessite des outils in vivo validés. La souris transgénique p16-3MR, développée par le laboratoire Campisi et publiée dans un article de référence dans Cell en 2014, a été l'un des outils les plus influents en la matière, permettant supposément la détection simultanée (via la luciférase Renilla et la mRFP) et l'élimination conditionnelle (via HSV-TK/ganciclovir) des cellules sénescentes exprimant p16INK4a. Cette étude des groupes de Hara et Kawamoto à l'Université d'Osaka met désormais en évidence de manière systématique des problèmes fondamentaux affectant ce modèle.

Concernant le rapporteur de bioluminescence, les auteurs ont découvert que les signaux précédemment rapportés chez les souris p16-3MR se situaient dans le plancher de bruit du système d'imagerie IVIS. Lorsque des seuils de détection appropriés (≥600 counts, conformément aux recommandations du fabricant) ont été appliqués, aucun signal au-dessus du bruit de fond n'était observable — même après rasage du pelage et correction des artefacts de pigmentation liés au cycle pilaire. De façon cruciale, des souris de type sauvage injectées avec le même substrat coelenterazine-h produisaient des signaux équivalents, démontrant que les images publiées antérieurement capturaient l'autofluorescence du substrat et le bruit de fond, et non une véritable activité de la luciférase Renilla. Les auteurs ont montré que des études antérieures avaient fixé des seuils de détection aussi bas que 10–30 counts, rendant par inadvertance le bruit de fond visuellement indiscernable d'un vrai signal rapporteur.

Trois paradigmes expérimentaux clés issus de l'article original de 2014 ont été testés et n'ont pu être reproduits : (1) l'augmentation de la bioluminescence associée à l'âge entre des souris jeunes et âgées, (2) l'induction du signal suite à un traitement systémique par doxorubicine (un puissant inducteur de sénescence), et (3) un pic transitoire de bioluminescence au cours de la cicatrisation cutanée. Aucun de ces phénomènes n'a été observé lorsque des contrôles de type sauvage appropriés ont été inclus et que des seuils d'imagerie corrects ont été appliqués.

Concernant le rapporteur fluorescent, la mRFP était totalement indétectable dans les fibroblastes sénescents dérivés de souris p16-3MR, même dans des conditions où l'ARNm de p16INK4a était fortement régulé à la hausse par plusieurs stimuli de sénescence (épuisement réplicatif, doxorubicine, activation de l'oncogène RAS). L'immunofluorescence et la cytométrie en flux ont toutes deux confirmé l'absence d'expression de la mRFP. Concernant le gène suicide, le traitement par ganciclovir n'a pas réussi à éliminer sélectivement les cellules sénescentes p16INK4a-positives in vitro, malgré une induction de la sénescence confirmée par des marqueurs indépendants. Les chercheurs ont toutefois observé que le ganciclovir réduisait le nombre de macrophages in vivo indépendamment de l'expression de HSV-TK — un effet hors cible pouvant se faire passer pour une élimination de cellules sénescentes et susceptible d'expliquer certains bénéfices phénotypiques précédemment rapportés.

Les auteurs, qui étaient eux-mêmes co-auteurs de l'article original de 2014 dans Cell utilisant des données de souris DKO aux côtés des données p16-3MR, soulignent que leurs résultats n'invalident pas le concept biologique selon lequel les cellules sénescentes influencent la cicatrisation ou le vieillissement — mais ils appellent à une réévaluation critique de tout résultat reposant uniquement sur le système p16-3MR sans contrôles de type sauvage appropriés. Ils recommandent que les études futures utilisant ce modèle ou des modèles similaires valident rigoureusement la fonctionnalité des rapporteurs, incluent des contrôles de type sauvage injectés dans toutes les expériences d'imagerie, et corroborent leurs résultats par des méthodes de détection de la sénescence orthogonales.