Lacroix Des chercheurs de l’Université Northwestern ont découvert un mécanisme jusque-là inconnu qui entraîne le vieillissement.
Dans une nouvelle étude, les chercheurs ont utilisé l’intelligence artificielle pour analyser les données d’une grande variété de tissus, recueillies auprès d’humains, de souris, de rats et de killifish. Ils ont découvert que la longueur des gènes peut expliquer la plupart des changements au niveau moléculaire qui se produisent au cours du vieillissement.
Toutes les cellules doivent équilibrer l’activité des gènes longs et courts. Les chercheurs ont découvert que des gènes plus longs sont liés à des durées de vie plus longues et que des gènes as well as courts sont liés à des durées de vie moreover courtes. Ils ont également découvert que les gènes vieillissants modifient leur activité en fonction de la longueur. Furthermore précisément, le vieillissement s’accompagne d’un déplacement de l’activité vers les gènes courts. Cela provoque un déséquilibre de l’activité des gènes dans les cellules.
Étonnamment, cette découverte était presque universelle. Les chercheurs ont découvert ce schéma chez plusieurs animaux, y compris les humains, et dans de nombreux tissus (sang, muscle, os et organes, y compris le foie, le cœur, les intestins, le cerveau et les poumons) analysés dans l’étude.
La nouvelle découverte pourrait potentiellement conduire à des interventions conçues pour ralentir le rythme du vieillissement, voire l’inverser.
L’étude sera publiée le 9 décembre dans la revue Nature Aging.
“Les changements dans l’activité des gènes sont très, très petits, et ces petits changements impliquent des milliers de gènes”, a déclaré Thomas Stoeger de Northwestern, qui a dirigé l’étude. “Nous avons constaté que ce changement était cohérent dans différents tissus et chez différents animaux. Nous l’avons trouvé presque partout. Je trouve très élégant qu’un principe exceptional et relativement concis semble expliquer presque tous les changements d’activité des gènes qui se produisent chez les animaux. à mesure qu’ils vieillissent.”
a déclaré Luís AN Amaral de Northwestern, auteur principal de l’étude. “Imaginez un serveur portant un grand plateau. Ce plateau doit avoir tout équilibré. Si le plateau n’est pas équilibré, alors le serveur doit faire un hard work supplémentaire pour lutter contre le déséquilibre. Si l’équilibre dans l’activité des gènes courts et longs transform dans un organisme, la même chose se produit. C’est comme si le vieillissement était ce déséquilibre subtil, loin de l’équilibre. De petits changements dans les gènes ne semblent pas être un gros problème, mais ces changements subtils pèsent sur vous, nécessitant moreover d’efforts.
Qualified en systèmes complexes, Amaral est professeur Erastus Otis Haven de génie chimique et biologique à la McCormick College of Engineering de Northwestern. Stoeger est chercheur postdoctoral dans le laboratoire d’Amaral.
Regarder à travers les âges
Pour mener l’étude, les chercheurs ont utilisé divers grands ensembles de données, notamment le Genotype-Tissue Expression Project, une banque de tissus financée par les Countrywide Institutes of Well being qui archive des échantillons de donneurs humains à des fins de recherche.
L’équipe de recherche a d’abord analysé des échantillons de tissus de souris âgées de 4 mois, 9 mois, 12 mois, 18 mois et 24 mois. Ils ont remarqué que la longueur médiane des gènes se déplaçait entre les âges de 4 mois et 9 mois, une découverte qui faisait allusion à un processus avec un début précoce. Ensuite, l’équipe a analysé des échantillons de rats, âgés de 6 à 24 mois, et de fondules, âgés de 5 à 39 semaines.
“Il semble déjà que quelque selected se passe tôt dans la vie, mais cela devient as well as prononcé avec l’âge”, a déclaré Stoeger. “Il semble que, dès le plus jeune âge. Puis, d’un coup.”
les chercheurs ont tourné leur notice vers les humains. Ils ont examiné les changements dans les gènes humains de 30 à 49 ans, de 50 à 69 ans, puis de 70 ans et additionally. Des changements mesurables dans l’activité des gènes en fonction de la longueur des gènes se sont déjà produits au second où les humains ont atteint l’âge mûr.
“Le résultat pour les humains est très fort parce que nous avons moreover d’échantillons pour les humains que pour les autres animaux”, a déclaré Amaral. “C’était aussi intéressant parce que toutes les souris que nous avons étudiées sont génétiquement identiques, du même sexe et élevées dans les mêmes ailments de laboratoire, mais les humains sont tous différents. Ils sont tous morts de brings about différentes et à des âges différents. Nous avons analysé des échantillons d’hommes et les femmes séparément et ont trouvé le même schéma.”
Changements “au niveau du système”
Chez tous les animaux, les chercheurs ont remarqué des changements subtils dans des milliers de gènes différents à travers les échantillons. Cela signifie qu’il ne s’agit pas seulement d’un petit sous-ensemble de gènes qui contribue au vieillissement. Le vieillissement, au contraire, se caractérise par des changements au niveau des systèmes.
de nombreux chercheurs s’attendaient à pouvoir attribuer de nombreux phénomènes biologiques complexes à des gènes uniques. Et bien que certaines maladies, telles que l’hémophilie, résultent de mutations d’un seul gène.
“Nous nous sommes principalement concentrés sur un petit nombre de gènes, pensant que quelques gènes expliqueraient la maladie”, a déclaré Amaral. “Alors, peut-être que nous n’étions pas concentrés sur la bonne chose auparavant. Maintenant que nous avons cette nouvelle compréhension, c’est comme avoir un nouvel instrument. C’est comme Galileo avec un télescope, regardant l’espace. Regarder l’activité des gènes à travers cette nouvelle lentille permettra nous permet de voir les phénomènes biologiques différemment.”
Longues perspectives
dont beaucoup ont été utilisés dans d’autres études par des chercheurs de la Northwestern College Feinberg University of Medicine et dans des études en dehors de Northwestern, Stoeger a réfléchi à une idée pour examiner les gènes, en fonction de leur longueur.
La longueur d’un gène est basée sur le nombre de nucléotides qu’il contient. Chaque chaîne de nucléotides se traduit par un acide aminé, qui forme alors une protéine. Un gène très long donne donc une grosse protéine. Et un gène courtroom produit une petite protéine. Selon Stoeger et Amaral, une cellule doit avoir un nombre équilibré de petites et de grandes protéines pour atteindre l’homéostasie. Des problèmes surviennent lorsque cet équilibre est détraqué.
Bien que les chercheurs aient découvert que les gènes longs sont associés à une durée de vie accrue, les gènes courts jouent également un rôle vital dans le corps. Par exemple.
“Certains gènes courts pourraient avoir un avantage à court terme sur la survie au détriment de la durée de vie ultime”, a déclaré Stoeger. “Ainsi, en dehors d’un laboratoire de recherche, ces gènes courts pourraient aider à survivre dans des problems difficiles au détriment du raccourcissement de la durée de vie ultime de l’animal.”
Liens suspectés avec le extended COVID-19
Cette découverte peut également aider à expliquer pourquoi les corps mettent moreover de temps à guérir des maladies à mesure qu’ils vieillissent. la peau d’une personne âgée met furthermore de temps à se rétablir. En raison du déséquilibre, les cellules ont moins de réserves pour contrer la blessure.
“Au lieu de se contenter de gérer la coupure, le corps doit également gérer ce déséquilibre d’activité”, a émis l’hypothèse d’Amaral. “Cela pourrait expliquer pourquoi, au fil du temps avec le vieillissement, nous ne gérons pas les défis environnementaux aussi bien que lorsque nous étions additionally jeunes.”
Et parce que des milliers de gènes changent au niveau du système, peu importe où la maladie begin. Cela pourrait potentiellement expliquer des maladies comme le very long COVID-19. Bien qu’un client puisse se remettre du virus original, le corps subit des dommages ailleurs.
“Nous connaissons des cas où des bacterial infections – principalement des infections virales – entraînent d’autres problèmes in addition tard dans la vie”, a déclaré Amaral. “Certaines bacterial infections virales peuvent conduire au most cancers. Les dommages s’éloignent du web site infecté et affectent d’autres zones de notre corps.”
Espoir d’interventions médicales
conçues pour inverser ou ralentir le vieillissement. selon les chercheurs, ciblent simplement les symptômes du vieillissement plutôt que le vieillissement lui-même. Amaral et Stoeger le comparent à l’utilisation de Tylenol pour réduire la fièvre au lieu de traiter la maladie qui a causé la fièvre.
“Les fièvres peuvent survenir pour de très nombreuses raisons”, a déclaré Amaral. “Cela pourrait être causé par une an infection, qui nécessite des antibiotiques pour guérir. qui nécessite une intervention chirurgicale. Ici, c’est la même chose. Le problème est le déséquilibre de l’activité des gènes. Si vous pouvez aider à corriger le déséquilibre, alors vous pouvez traiter les conséquences en aval.”
D’autres co-auteurs principaux du nord-ouest incluent Richard Morimoto, professeur de biosciences moléculaires au Weinberg Faculty of Arts and Sciences Dr Alexander Misharin, professeur agrégé de médecine à Feinberg et le Dr GR Scott Budinger, professeur Ernest S. Bazley des maladies des voies respiratoires à Feinberg et chef des soins pulmonaires et intensifs à Northwestern Medicine.
L’étude a été soutenue par le Bureau du secrétaire adjoint à la Défense pour les affaires de santé, le département américain de la Défense, les National Institutes of Health (numéros de subvention AG068544, AG049665, AG054407, AG026647, AG057296, AG059579), la Veterans Administration, le Countrywide Science Basis et un don de John et Leslie McQuown.
