Telomeres are specialized nucleoprotein structures, which protect chromosome ends and have been implicated in the ageing process. Telomere shortening has been shown to contribute to a persistent DNA damage response (DDR) during replicative senescence, the irreversible loss of division potential of somatic cells. Similarly, persistent DDR foci can be found in stress-induced senescence, although their nature is not understood. Here we show, using immuno-fluorescent in situ hybridization and ChIP, that up to half of the DNA damage foci in stress-induced senescence are located at telomeres irrespective of telomerase activity. Moreover, live-cell imaging experiments reveal that all persistent foci are associated with telomeres. Finally, we report an age-dependent increase in frequencies of telomere-associated foci in gut and liver of mice, occurring irrespectively of telomere length. We conclude that telomeres are important targets for stress in vitro and in vivo and this has important consequences for the ageing process.

Chronic inflammation is associated with normal and pathological ageing. Here we show that chronic, progressive low-grade inflammation induced by knockout of the nfkb1 subunit of the transcription factor NF-κB induces premature ageing in mice. We also show that these mice have reduced regeneration in liver and gut. nfkb1(-/-) fibroblasts exhibit aggravated cell senescence because of an enhanced autocrine and paracrine feedback through NF-κB, COX-2 and ROS, which stabilizes DNA damage. Preferential accumulation of telomere-dysfunctional senescent cells in nfkb1(-/-) tissues is blocked by anti-inflammatory or antioxidant treatment of mice, and this rescues tissue regenerative potential. Frequencies of senescent cells in liver and intestinal crypts quantitatively predict mean and maximum lifespan in both short- and long-lived mice cohorts. These data indicate that systemic chronic inflammation can accelerate ageing via ROS-mediated exacerbation of telomere dysfunction and cell senescence in the absence of any other genetic or environmental factor.

Abstract Cell senescence is an important tumour suppressor mechanism and driver of ageing. Both functions are dependent on the development of the senescent phenotype, which involves an overproduction of pro‐inflammatory and pro‐oxidant signals. However, the exact mechanisms regulating these phenotypes remain poorly understood. Here, we show the critical role of mitochondria in cellular senescence. In multiple models of senescence, absence of mitochondria reduced a spectrum of senescence effectors and phenotypes while preserving ATP production via enhanced glycolysis. Global transcriptomic analysis by RNA sequencing revealed that a vast number of senescent‐associated changes are dependent on mitochondria, particularly the pro‐inflammatory phenotype. Mechanistically, we show that the ATM , Akt and mTORC 1 phosphorylation cascade integrates signals from the DNA damage response ( DDR ) towards PGC ‐1β‐dependent mitochondrial biogenesis, contributing to a ROS ‐mediated activation of the DDR and cell cycle arrest. Finally, we demonstrate that the reduction in mitochondrial content in vivo , by either mTORC 1 inhibition or PGC ‐1β deletion, prevents senescence in the ageing mouse liver. Our results suggest that mitochondria are a candidate target for interventions to reduce the deleterious impact of senescence in ageing tissues.

à la diffusion de documents scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, émanant des établissements d'enseignement et de recherche français ou étrangers, des laboratoires publics ou privés.

Eukaryotic genomes express numerous long intergenic non-coding RNAs (lincRNAs) that do not overlap any coding genes. Some lincRNAs function in various aspects of gene regulation, but it is not clear in general to what extent lincRNAs contribute to the information flow from genotype to phenotype. To explore this question, we systematically analyzed cellular roles of lincRNAs in Schizosaccharomyces pombe. Using seamless CRISPR/Cas9-based genome editing, we deleted 141 lincRNA genes to broadly phenotype these mutants, together with 238 diverse coding-gene mutants for functional context. We applied high-throughput colony-based assays to determine mutant growth and viability in benign conditions and in response to 145 different nutrient, drug and stress conditions. These analyses uncovered phenotypes for 47.5% of the lincRNAs and 96% of the protein-coding genes. For 110 lincRNA mutants, we also performed high-throughput microscopy and flow-cytometry assays, linking 37% of these lincRNAs with cell-size and/or cell-cycle control. With all assays combined, we detected phenotypes for 84 (59.6%) of all lincRNA deletion mutants tested. For complementary functional inference, we analyzed colony growth of strains ectopically overexpressing 113 lincRNA genes under 47 different conditions. Of these overexpression strains, 102 (90.3%) showed altered growth under certain conditions. Clustering analyses provided further functional clues and relationships for some of the lincRNAs. These rich phenomics datasets associate lincRNA mutants with hundreds of phenotypes, indicating that most of the lincRNAs analyzed exert cellular functions in specific environmental or physiological contexts. This study provides groundwork to further dissect the roles of these lincRNAs in the relevant conditions.

Abstract Metabolism is fundamentally intertwined with the ageing process. We here report that a key determinant of cellular lifespan is not only nutrient supply and intracellular metabolism, but also metabolite exchange interactions that occur between cells. Studying chronological ageing in yeast, we observed that metabolites exported by young, exponentially growing, cells are re- imported during the stationary phase when cells age chronologically, indicating the existence of cross-generational metabolic interactions. We then used self-establishing metabolically cooperating communities (SeMeCos) to boost cell-cell metabolic interactions and observed a significant lifespan extension. A search for the underlying mechanisms, coupling SeMeCos, metabolic profiling, proteomics and genome-scale metabolic modelling, attributed a specific role to methionine consumer cells. These cells were enriched over time, adopted glycolytic metabolism and increased export of protective metabolites. Glycerol, in particular, accumulated in the communal metabolic environment and extended the lifespan of all cells in the community in a paracrine fashion. Our results hence establish metabolite exchange interactions as a determinant of the ageing process and show that metabolically cooperating cells shape their metabolic environment to achieve lifespan extension.

Abstract The assimilation, incorporation, and metabolism of sulfur is a fundamental process across all domains of life, yet how cells deal with varying sulfur availability is not well understood. We studied an unresolved conundrum of sulfur fixation in yeast, in which an organosulfur-auxotrophy caused by deletion of homocysteine synthase Met17p is overcome when cells are inoculated at high cell density. We discovered that an uncharacterized gene YLL058Wp, herein named Hydrogen sulfide utilizing-1 ( HSU1 ), acts as a homocysteine synthase and allows the cells to substitute for Met17p by re-assimilating hydrosulfide ions leaked from met17Δ cells into O-acetyl-homoserine and forming homocysteine. Our results show that cells can cooperate to achieve sulfur fixation, indicating that the collective properties of microbial communities facilitate their basic metabolic capacity. Summary Sulfur limitation activates a dormant hydrogen sulfide fixation route via a novel homocysteine synthase Hsu1p (YLL058Wp).

Microbial fitness screens are a key technique in functional genomics. We present an all-in-one solution, pyphe , for automating and improving data analysis pipelines associated with large-scale fitness screens, including image acquisition and quantification, data normalisation, and statistical analysis. Pyphe is versatile and processes fitness data from colony sizes, viability scores from phloxine B staining or colony growth curves, all obtained with inexpensive transilluminating flatbed scanners. We apply pyphe to show that the fitness information contained in late endpoint measurements of colony sizes is similar to maximum growth slopes from time series. We phenotype gene-deletion strains of fission yeast in 56,984 individual fitness assays in 70 conditions, revealing that colony size and viability provide complementary, independent information. Viability scores obtained from quantifying the redness of phloxine-stained colonies accurately reflect the fraction of live cells within colonies. Pyphe is user-friendly, open-source and fully-documented, illustrated by applications to diverse fitness analysis scenarios.

Ageing is the biggest risk factor for cardiovascular health and is associated with increased incidence of cardiovascular disease. Cellular senescence, a process driven in part by telomere shortening, has been implicated in age-related tissue dysfunction. Here, we address the question of how senescence is induced in rarely dividing/post-mitotic cardiomyocytes and investigate if clearance of senescent cells attenuates age related cardiac dysfunction. During ageing, human and murine cardiomyocytes acquire a senescent-like phenotype characterised by persistent DNA damage at telomere regions that can be driven by mitochondrial dysfunction, and crucially can occur independently of cell-division and telomere length. Length-independent telomere damage in cardiomyocytes activates the classical senescence-inducing pathways, p21CIP and p16INK4a and results in a non-canonical senescence-associated secretory phenotype. Pharmacological or genetic clearance of senescent cells in mice alleviates myocardial hypertrophy and fibrosis, detrimental features of cardiac ageing, and promotes cardiomyocyte regeneration. Our data describes a mechanism by which senescence can occur and contribute to ageing in post-mitotic tissues.