Le vieillissement est un phénomène inévitable. Des chercheurs de l’Université Northwestern ont récemment découvert un mécanisme jusque-là inconnu qui entraîne le vieillissement, en utilisant l’intelligence artificielle. Les chercheurs ont analysé les données d’une grande variété de tissus, recueillies auprès d’humains, de rats, de souris et de killifish, et ont découvert que la longueur des gènes peut expliquer la plupart des changements survenant au cours du vieillissement au niveau moléculaire. L’analyse a révélé que les gènes «déséquilibrés» provoquent le vieillissement.
L’étude décrivant les résultats a été récemment publiée dans la revue Vieillissement naturel.
Rôle des gènes longs et des gènes courts dans l’espérance de vie
Il est important que les cellules équilibrent l’activité des gènes longs et courts. Des gènes plus longs sont liés à des durées de vie plus longues, et des gènes plus courts sont liés à des durées de vie plus courtes, selon l’étude. De plus, les gènes vieillissants modifient leur activité en fonction de la longueur.
Selon l’étude, le vieillissement s’accompagne d’un déplacement de l’activité vers les gènes courts, provoquant un déséquilibre de l’activité des gènes dans les cellules.
Les chercheurs ont observé que la découverte était universelle. Le schéma a été découvert chez plusieurs animaux, y compris les humains, et dans divers tissus, tels que le sang, les os, les muscles et des organes tels que le foie, les reins, le cœur, les intestins et les poumons.
Plusieurs études se concentrent sur le ralentissement du rythme ou l’inversion du vieillissement, et la nouvelle découverte pourrait ouvrir la voie à la réalisation de cet objectif.
Les changements dans l’activité des gènes sont constants d’un animal à l’autre
Dans une déclaration publiée par la Northwestern University, Thomas Stoeger, qui a dirigé l’étude, a déclaré que les changements dans l’activité des gènes sont très, très petits, et que ces petits changements impliquent des milliers de gènes. Il a ajouté que les chercheurs ont constaté que ce changement était constant dans différents tissus et différents animaux, et ils l’ont trouvé presque partout.
Stoeger a déclaré qu’il trouvait “très élégant” qu’un principe unique et relativement concis semble expliquer presque tous les changements d’activité des gènes qui se produisent chez les animaux à mesure qu’ils vieillissent.
Comment le déséquilibre génétique provoque le vieillissement
Luís AN Amaral, auteur principal de l’article, a déclaré que le déséquilibre des gènes provoque le vieillissement parce que les cellules et les organismes travaillent pour rester équilibrés. Appelé homéostasie, il s’agit d’un processus d’autorégulation par lequel un organisme tend à maintenir sa stabilité tout en s’adaptant aux conditions les mieux adaptées à sa survie.
En comparant le processus à un serveur portant un grand plateau, Amaral a déclaré que le plateau doit être équilibré. Il a expliqué que si le plateau n’est pas équilibré, le serveur doit faire un effort supplémentaire pour lutter contre le déséquilibre. La même chose se produit si l’équilibre de l’activité des gènes courts et longs se déplace dans un organisme. Le vieillissement est comme un déséquilibre subtil, loin de l’équilibre. Alors que de petits changements dans les gènes ne semblent pas être un gros problème, ces changements subtils pèsent sur un organisme, nécessitant plus d’efforts.
Comment l’étude a été menée
Les chercheurs ont utilisé divers grands ensembles de données, y compris une banque de tissus financée par les National Institutes of Health qui recueille des échantillons de donneurs humains à des fins de recherche.
Tout d’abord, les chercheurs ont analysé des échantillons de tissus de souris, suivis de rats et de killifish. Les rats analysés étaient âgés de quatre mois, neuf mois, 12 mois, 18 mois et 24 mois. L’équipe a observé que la longueur médiane des gènes se déplaçait entre l’âge de quatre mois et neuf mois, indiquant un début précoce du vieillissement. Les rats analysés étaient âgés de six mois à 24 mois et les fondules étaient âgés de cinq semaines à 39 semaines.
Les cellules peuvent contrer le déséquilibre de l’activité des gènes à un jeune âge
Stoeger a déclaré qu’il semble déjà y avoir quelque chose qui se passe tôt dans la vie, mais cela devient plus prononcé avec l’âge. Il a expliqué qu’à un jeune âge, les cellules sont capables de contrer les perturbations qui entraînent un déséquilibre dans l’activité des gènes. Puis, du coup, les cellules ne sont plus capables de le contrer, dit-il.
Découvertes sur les gènes humains
Ensuite, les chercheurs ont analysé les humains, en examinant les changements dans les gènes humains de 30 à 49 ans, de 50 à 69 ans, puis de 70 ans et plus. Au moment où les humains ont atteint l’âge mûr, des changements mesurables dans l’activité des gènes en fonction de la longueur des gènes se sont déjà produits.
Amaral a déclaré que le résultat pour les humains est très fort parce que les chercheurs ont plus d’échantillons pour les humains que pour les autres animaux. Il a ajouté que les échantillons humains analysés étaient tous différents. Les échantillons d’hommes et de femmes ont été analysés séparément et le même schéma a été observé.
Analyse des gènes basée sur la longueur
Les chercheurs ont remarqué des changements subtils dans des milliers de gènes différents à travers des échantillons chez tous les animaux, indiquant que ce n’est pas seulement un petit sous-ensemble de gènes qui contribue au vieillissement. Au lieu de cela, le vieillissement est caractérisé par des changements au niveau du système.
Les chercheurs ont toujours étudié des gènes uniques et leurs contributions à différentes maladies, mais la nouvelle découverte permettra aux scientifiques d’étudier les gènes avec une nouvelle approche.
Ensuite, l’équipe a examiné les gènes en fonction de leur longueur. Le nombre de nucléotides dans un gène détermine sa longueur. Chaque chaîne de nucléotides code pour un acide aminé et un groupe d’acides aminés forme une protéine.
Par conséquent, un gène très long code pour une grosse protéine, et un gène court se traduit par une petite protéine.
Afin d’atteindre l’homéostasie, une cellule doit avoir un nombre équilibré de petites et de grandes protéines, selon Stoeger et Amaral. Lorsque l’équilibre se détraque, des problèmes surviennent.
Les gènes courts luttent contre les pathogènes
Alors que les gènes longs sont associés à une durée de vie accrue, les gènes courts jouent également un rôle important dans le corps. Par exemple, les gènes courts aident à lutter contre les agents pathogènes.
Stoeger a déclaré que certains gènes courts pourraient avoir un avantage à court terme sur la survie au détriment de la durée de vie ultime. Par conséquent, en dehors d’un laboratoire de recherche, des gènes courts pourraient aider à survivre dans des conditions difficiles au détriment du raccourcissement de la durée de vie ultime de l’animal, a-t-il ajouté.
Comment le déséquilibre de l’activité des gènes contribue aux maladies et aux conditions comme le long Covid
Les résultats de l’étude peuvent aider à expliquer pourquoi les corps mettent plus de temps à guérir des maladies à mesure qu’ils vieillissent. La peau d’une personne âgée met plus de temps à se remettre de blessures, même simples, comme une coupure de papier, que celle des personnes plus jeunes. En raison du déséquilibre dans le corps, les cellules ont moins de réserves pour contrer la blessure.
Amaral a déclaré que le corps devait non seulement faire face à la coupure, mais aussi au déséquilibre de l’activité. Il a ajouté que cela pourrait expliquer pourquoi, avec le vieillissement, les gens ne peuvent plus faire face aux défis environnementaux de la même manière qu’ils le faisaient lorsqu’ils étaient plus jeunes.
Étant donné que des milliers de gènes changent au niveau du système, peu importe où la maladie commence. Selon l’étude, cela pourrait expliquer le long Covid, car bien qu’un patient se remette du SRAS-CoV-2, le corps subit des dommages ailleurs.
Amaral a déclaré que les infections peuvent entraîner d’autres problèmes plus tard dans la vie, car les dommages s’éloignent du site infecté et affectent d’autres zones du corps, qui sont alors moins capables de lutter contre les défis environnementaux.
Les résultats pourraient conduire à des interventions médicales et au développement de thérapies pour inverser ou ralentir le vieillissement, selon les chercheurs.
Amaral a déclaré que l’on peut s’attaquer aux conséquences en aval du vieillissement en corrigeant le déséquilibre de l’activité des gènes.
