Biologie du vieillissement

WHASNous savons que le processus de vieillissement est très complexe, mais nous ne comprenons pas encore les mécanismes biologiques fondamentaux du vieillissement, ni comment ou pourquoi ceux-ci varient à travers les espèces. Ainsi, le vieillissement représente deux des principaux mystères qui persistent en biologie: quels sont les mécanismes du vieillissement au sein des différents organismes, et comment et pourquoi le vieillissement évoluerait, considérant que certaines espèces ne vieillissent pas. Nous croyons que les réponses à ces deux questions sont liées.  

D’un point de vue mécaniste, on considère de plus en plus le vieillissement comme le résultat d’une dérégulation, de l’effondrement des réseaux complexes de régulation qui maintiennent l’équilibre homéostatique chez les organismes. Nous utilisons des données épidémiologiques longitudinales et des biomarqueurs du vieillissement afin d’identifier les systèmes et processus sous-jacents au vieillissement et leur relation aux voies physiologiques causales. Nous avons récemment proposé une nouvelle méthode statistique pour mesurer la dérégulation en utilisant des biomarqueurs cliniques (Cohen et al, 2013), laquelle prédit l’âge ainsi que de multiples issues de santé en contrôlant pour l’âge (Milot et al, 2014). À long terme, nous espérons générer des mesures de l’âge biologique applicables cliniquement et qui permettraient d’étudier les facteurs sociaux et économiques qui accélèrent le vieillissement et l’incidence de maladies chroniques dans les populations défavorisées.

Nous avons également développé deux nouvelles théories complémentaires, la première portant sur le vieillissement et l’autre sur l’évolution physiologique. Cette dernière suggère que les aspects physiologiques n’évoluent pas en tant que caractéristiques indépendantes, mais s’inscrivent plutôt dans le cadre d’un réseau complexe cohérent (publiée dans Trends in Ecology and Evolution, 2012).  La théorie sur le vieillissement unifie quant à elle plusieurs théories mécanistes et évolutionnistes en un nouveau cadre conceptuel, fondé sur la rupture de la régulation homéostatique des systèmes physiologiques complexes, ainsi que sur les moyens utilisés par la sélection pour agir (ou ne pas agir) sur ces systèmes à travers les espèces. En plus de fournir un cadre conceptuel clair et explicatif là où il n’y en avait pas, la théorie change le type de questions que voudront poser les biologistes du vieillissement. Les mécanismes du vieillissement peuvent maintenant être considérés comme parties intégrantes d’un système cohérent et régulé, quoiqu’imparfait, avec le vieillissement comme propriété émergente.

Bien que le cœur de notre recherche sur le vieillissement soit axé sur la dérégulation des systèmes dynamiques complexes, nous entretenons un intérêt plus vaste pour la biologie du vieillissement, la démographie et l’évolution. Nos recherches antérieures se sont d’ailleurs intéressées à divers sujets tels que l’évolution de la ménopause, l’effet de la grippe espagnole de 1919 sur la durée de vie des bébés in utero à ce moment, ainsi que sur le débat entourant l’idée que le vieillissement aurait évolué en tant qu’adaptation qui avantagerait en fait les organismes.

Résultats principaux

  • La PD peut facilement être mesurée grâce à l’intégration statistique appropriée d’un grand nombre de biomarqueurs
  • La PD augmente avec l’âge et prédit le risque de mortalité et d’issues de santé multiples, en ajustant pour l’âge
  • Les mesures de PD ne sont pas particulièrement sensibles au choix précis des biomarqueurs utilisés dans le calcul; la PD constitue donc une propriété émergente d’un système complexe
  • La PD peut être mesurée convenablement pour des systèmes physiologiques spécifiques et les taux de PD dans ces systèmes sont faible corrélés lorsque l’on ajuste pour l’âge, ce qui suggère que la PD progresse en grande partie de façon indépendante dans chaque système.
  • Il semble y avoir des processus physiologiques clés, gouvernant des aspects spécifiques de la fonction des organismes, qui ne sont pas contrôlés par des molécules ou des voies identifiables, mais émergeraient plutôt de manière cohérente des dynamiques de régulation complexes. Nous les appelons «processus physiologiques émergents» (emergent physiological processes, EPPs)
  • L’inflamm-aging et le syndrome métabolique constituent possiblement des exemples de tels processus
  • L’integrated albunemia est un nouveau EPP que nous avons découvert et qui relie les changements en anémie, dans les protéines de transport, en inflammation et dans le calcium. Il est associé avec l’âge, la mortalité et la fragilité clinique.
  • L’inflamm-aging ne reflète pas simplement une régulation positive des marqueurs pro-inflammatoires ou un contraste entre une régulation positive des marqueurs pro-inflammatoires et une régulation négative des marqueurs anti-inflammatoires, mais plutôt une régulation positive simultanée des marqueurs pro et anti-inflammatoires
  • Tout effet de la pandémie de grippe espagnole de 1919 sur la durée de vie des individus exposés in utero est mineur, ou suffisamment dépendant des détails de l’exposition que l’effet général ne peut être mesuré
  • Chez la plupart des espèces mammaliennes, les femelles connaissent une cessation de la reproduction bien avant leur mort, ce qui implique que la ménopause n’est pas unique aux humains. Ce modèle démographique découle potentiellement du fait que le système de reproduction féminin vieillit pour des raisons généralement indépendantes du vieillissement somatique, et que la sélection peut agir sur les deux processus de façon indépendante; parce que le vieillissement reproductif est un processus physiologique davantage précipité, un décalage démographique entre le fin de la reproduction et la mort est généré.

 

Publications ciblées

Li, Q., Wang, S., Milot, E., Bergeron, P., Ferrucci, Fried., Cohen, A.A. (2015). Homeostatic dysregulation proceeds in parallel in multiple physiological systems. Aging Cell, 14(6):1103-12. doi: 10.1111/acel.12402. [pubmed] [pdf]

Cohen, A.A., Milot, E., Li, Q., Bergeron, P., Poirier, R., Dusseault-Bélanger, F., Fulop, T., Leroux, M., Legault, V., Metter, E.J., Fried, L.P., Ferrucci, L. (2015). Detection of a novel, integrative aging process suggests complex physiological integration. PLoS ONE, 10(3):e0116489. [pubmed] [pdf]

Cohen, A.A. (2015). Complex systems dynamics in aging: new evidence, continuing questions. Biogerontology, 17(1):205-20. doi: 10.1007/s10522-015-9584-x. [pubmed] [pdf]

Morrisette-Thomas, V., Cohen, A.A., Fulop, T., Riesco, E., Legault, V., Li, Q., Milot, E., Dusseault-Bélanger, F., Ferrucci, L. (2014). Inflammaging does not simply reflect increases in pro‐inflammatory markers. Mechanisms of Ageing and Development, 139: 49-57. [pubmed]

Cohen, A.A., Milot, E., Yong, J., Seplaki, C.L., Fulop, T., Bandeen-Roche, K., Fried, L. P. (2013). A Novel Statistical Approach Shows Evidence for Multi-system Physiological Dysregulation During Aging. Mechanisms of Ageing and Development, 134(3-4):110-7. [pubmed]