Les changements cellulaires aléatoires jouent un rôle vital dans la longévité au-delà de la génétique et de l'environnement

Un nouveau modèle de vieillissement prend en compte non seulement la génétique et les expositions environnementales, mais aussi les minuscules changements qui surviennent de manière aléatoire au niveau cellulaire.

Le professeur d'université Caleb Finch a présenté le « phénotype tripartite du vieillissement » comme un nouveau modèle conceptuel qui explique pourquoi la durée de vie varie tellement, même parmi des jumeaux identiques humains qui partagent les mêmes gènes. Seulement environ 10 à 35 pour cent de la longévité peuvent être attribuées aux gènes hérités de nos parents, Finch a mentionné.

Finch est l'auteur de l'article présentant le modèle avec l'un de ses anciens étudiants diplômés, Amin Haghani, qui a obtenu son doctorat en biologie du vieillissement de l'USC Leonard Davis School en 2020 et est maintenant chercheur postdoctoral à l'UCLA. Dans l'article, ils proposent que l'héritabilité limitée des schémas de vieillissement et de la longévité chez l'homme est le résultat d'interactions gène-environnement, avec stochastique, ou le hasard, variations dans les cellules du corps. Ces changements aléatoires peuvent inclure des changements cellulaires qui se produisent pendant le développement, dommages moléculaires qui surviennent plus tard dans la vie, et plus.

Nous voulions introduire une carte conceptuelle et une nouvelle terminologie qui motiveront une compréhension plus complète des limites des déterminants génétiques du vieillissement, combien il est important de considérer la variance génétique par rapport à l'environnement, et inclure ce nouveau domaine de variations stochastiques, qui est très bien reconnu par différents domaines. Il n'a pas vraiment été mis dans un contexte formel dans lequel l'ensemble complet peut être discuté, et c'est ce que j'espère que notre article réalisera."

Caleb Pinson, Chaire ARCO/William F. Kieschnick en neurobiologie du vieillissement à l'USC Leonard Davis School

Développer sur l'exposome

Le nouveau modèle est une extension naturelle de l'idée de l'exposome, qui a été proposé pour la première fois par l'épidémiologiste du cancer Christopher Paul Wild en 2005 pour attirer l'attention sur le besoin de plus de données sur l'exposition à vie aux cancérogènes environnementaux. Le concept d'exposome illustre comment les facteurs externes, allant de la pollution de l'air et du statut socio-économique à l'alimentation individuelle et aux habitudes d'exercice, interagir avec les endogènes, ou interne, facteurs tels que le microbiome du corps et les dépôts de graisse.

L'exposome est maintenant un modèle grand public, éclipsant les caractérisations précédentes des facteurs environnementaux comme affectant le risque « un par un ». Finch a déjà développé le concept d'exposome avec l'introduction de l'exposome de la maladie d'Alzheimer. Le géro-exposome considère maintenant comment les gènes et l'environnement interagissent au cours de la vie pour façonner notre vieillissement.

Le nouveau modèle illustre que les variations cellule par cellule de l'expression des gènes, variations survenant au cours du développement, mutations aléatoires, et les changements épigénétiques - désactiver ou activer les gènes - devraient être explicitement considérés en dehors de la recherche génétique ou environnementale traditionnelle concernant le vieillissement, dit Finch. Une étude plus détaillée de ces processus aléatoires a été rendue possible par des techniques de recherche de pointe, y compris l'étude de la transcription des gènes au sein de cellules individuelles ainsi que le séquençage de ChIP, qui peut illustrer comment les protéines individuelles interagissent avec l'ADN.

Effets du hasard sur la santé

Dans le journal, Finch et Haghani ont discuté de plusieurs exemples de la façon dont les risques de maladie liée à l'âge sont mal prédits par l'ADN seul, mais sont fortement influencés par les expositions environnementales ainsi que le temps et la durée de l'exposition, y compris pendant le développement ou au cours des décennies.

Un exemple bien connu d'un gène associé à un risque accru d'Alzheimer est l'ApoE-4; cependant, avoir le gène ApoE-4 ne signifie pas définitivement que quelqu'un attrapera la maladie d'Alzheimer. Des études chez la souris et l'homme ont révélé que l'ApoE-4 et des groupes de gènes apparentés interagissent avec des expositions telles que la pollution de l'air ou la fumée de cigarette pour influencer le risque, et les patients atteints de la maladie d'Alzheimer présentent également des différences dans leur épigénétique par rapport aux personnes sans la maladie.

Il a ajouté que l'idée d'exposition environnementale peut aller plus loin que ce à quoi beaucoup de gens s'attendent. L'exposition aux maladies plus tôt dans la vie peut affecter les risques pour la santé plus tard dans la vie - et à travers les générations.

"L'environnement auquel nous sommes exposés remonte à nos grands-mères car l'ovule dont nous sommes issus était dans les ovaires de notre mère au moment de sa naissance, " expliqua-t-il. " Donc ça veut dire, dans mon cas, parce que ma grand-mère est née en 1878, Je pourrais très bien porter quelques traces de l'environnement du 19ème siècle, qui incluait une exposition beaucoup plus importante aux maladies infectieuses parce qu'il n'y avait pas d'antibiotiques. »

Finch a dit qu'il espère que le modèle plus complet sur la façon dont les gènes, environnement, et les variations aléatoires au fil du temps interagissent pour influencer le vieillissement suscitent une nouvelle discussion sur ce que le domaine en développement rapide de la médecine de précision doit prendre en compte pour promouvoir un vieillissement en bonne santé.

"Je pense qu'il y aura une bien plus grande reconnaissance dans la compréhension des modèles individuels de vieillissement, " dit-il. " On ne peut le définir jusqu'à un certain point qu'en connaissant les risques génétiques; nous devons avoir une compréhension plus complète des expositions à vie, environnements et modes de vie d'un individu pour mieux comprendre le risque génétique de maladies particulières. »

• La plate-forme Intestine Chip de souris conçue peut aider à étudier les interactions hôte-microbiome
• Un chercheur de l'UMass Amherst se concentre sur la compréhension des aspects fondamentaux du microbiome des mains