Le vieillissement augmente le risque de souffrir de cancers et de maladies cardiovasculaires et neurodégénératives, mais leurs mécanismes cellulaires et moléculaires sont encore mal compris, et des personnes du même âge peuvent vieillir à des rythmes différents sans savoir pourquoi. Identifier les biomarqueurs du vieillissement constitue un défi scientifique de taille.
Or, une étude internationale publiée ce mercredi dans Nature vient de présenter des « horloges moléculaires » innovantes capables d'estimer l'âge et l'espérance de vie de plusieurs espèces de mammifères.
Pour trouver des biomarqueurs associés au vieillissement, les scientifiques ont jusqu'à présent analysé les modifications épigénétiques (altérations non génétiques) de l'ADN, mais la nouvelle étude a examiné le transcriptome (l'ensemble des molécules d'ARN d'un organisme) de 11 000 échantillons de tissus provenant d'humains, de rongeurs et de primates et a trouvé des signatures moléculaires universelles conservées du vieillissement (identiques ou très similaires entre les espèces).
L'étude, dirigée par l'Université Harvard (États-Unis) et réalisée par des chercheurs du Canada, d'Allemagne, du Japon, de Russie et de Suisse, a découvert que des processus tels que l'inflammation et la sénescence s'intensifient au fil des années, tandis que les fonctions vitales liées à la régénération des tissus ont tendance à diminuer.
Les auteurs pensent que l’identification de ces processus biologiques spécifiques pourrait contribuer à améliorer la santé des personnes âgées et à prolonger la longévité.
11 000 transcriptomes
En analysant plus de 25 types de tissus provenant de souris, de rats, de macaques et d'humains, les chercheurs ont découvert des signatures transscriptomiques conservées entre espèces et types de cellules, permettant l'identification de plusieurs biomarqueurs génétiques du vieillissement et de la mortalité chez les mammifères.
Les auteurs ont observé une plus grande expression des gènes liés à la mort, c'est-à-dire ceux associés à la sénescence (le déclin de la division cellulaire), à l'inflammation et à l'apoptose (mort cellulaire programmée) qui étaient davantage activés dans les cellules âgées.
Au contraire, ils ont observé une diminution conservée de l’expression génique des processus régénératifs tels que ceux associés à la guérison, à la différenciation cellulaire et à la synthèse de la matrice extracellulaire, qui ont diminué leur activité dans toutes les espèces et tous les types de cellules avec le vieillissement chronologique.
Les auteurs ont utilisé ces données pour développer leurs propres horloges moléculaires multi-tissus et multi-espèces afin d'évaluer l'âge chronologique et de prédire la mortalité attendue.
Ils ont ensuite validé ces modèles à l’aide d’approches statistiques et par rapport à des modèles de vieillissement animal et cellulaire existants.
Les horloges prédisaient le temps jusqu’à la mort avec une précision comparable aux horloges épigénétiques de deuxième génération.
En outre, la nature en temps réel des transcriptomes sur les données épigénétiques permet également d’évaluer l’efficacité des interventions prolongeant la vie au niveau moléculaire, note l’étude.
Avis d'experts
Dans un article complémentaire « News & Views » également publié dans la revue Nature, João Pedro de Magalhães, de l'Université de Birmingham (Royaume-Uni), souligne que les marqueurs identifiés dans cette étude « pourraient aider les chercheurs à préciser quels processus sont modulés par des interventions ou des maladies », une mesure précieuse qui n'est pas visible par les méthodes actuelles.
Cependant, prévient-il, des recherches supplémentaires sont nécessaires pour déterminer exactement comment ces biomarqueurs sont liés au vieillissement et s'ils sont la cause ou simplement les conséquences du processus.
Dans le même ordre d'idées, dans des déclarations à la plateforme de ressources scientifiques SMC, Ana Guerrero, chercheuse Ramón y Cajal à l'Institut de Neurosciences de l'Université de Barcelone, estime que ces résultats pourraient être utiles pour aider à identifier les personnes les plus à risque de développer des maladies liées à l'âge et à affiner leur suivi clinique.
Néanmoins, souligne-t-il, «les résultats doivent être interprétés avec prudence, car ils reflètent probablement à la fois les mécanismes moteurs du vieillissement et ses conséquences», c'est pourquoi il propose d'étudier ces biomarqueurs chez les centenaires.
S'adressant également au SMC, Nabil Djouder, du Centre national espagnol de recherche sur le cancer (CNIO), souligne que la nature observationnelle de l'étude nous empêche de savoir si les changements transcriptionnels sont une conséquence ou une cause du vieillissement et bien qu'elle représente une avancée conceptuelle importante, « son impact clinique reste limité et dépendra de la démonstration de l'utilité prédictive et de la capacité à guider les interventions dans des contextes réels ».
Pour Martí Durán Ferrer, du groupe d'épigénomique biomédicale de l'IDIBAPS, l'étude montre que le vieillissement est un processus très complexe qui progresse à des rythmes différents dans chaque organe et tissu.
« Nous disposons d'horloges de vieillissement moléculaire basées sur la méthylation de l'ADN (épigénétique), les protéines du plasma sanguin (protéomique) et désormais aussi l'expression des gènes (transcriptomique). Le défi est désormais de comprendre ce que chaque couche moléculaire nous apporte et de tirer parti de ces informations pour concevoir des stratégies thérapeutiques qui améliorent le processus naturel de vieillissement. »
