Des scientifiques identifient un modèle animal pour étudier le vieillissement musculo-squelettique humain

Le vieillissement comporte de nombreux éléments, à la fois mentaux et physiques. En ce qui concerne l’infrastructure du corps humain – le système musculo-squelettique qui comprend les muscles, les os, les tendons et le cartilage – le déclin lié à l’âge est inévitable, et le taux de ce déclin augmente avec l’âge. La perte de la fonction musculaire – et souvent de la masse musculaire – est scientifiquement connue sous le nom de sarcopénie ou dynapénie.

Pour les adultes dans la quarantaine, la sarcopénie est à peine perceptible – environ 3% de la masse musculaire est perdue chaque décennie. Pour les personnes âgées de 65 ans et plus, cependant, le déclin musculaire peut devenir beaucoup plus rapide, avec une perte moyenne de 1% de masse musculaire chaque année. Plus important encore, la sarcopénie est également marquée par une diminution de la force, une démarche altérée, une activité physique réduite ou des difficultés à accomplir les tâches quotidiennes.

La proportion d’adultes plus âgés de 65 ans et plus devrait plus que doubler d’ici 2060, ce qui alimente la recherche sur le processus de déclin musculo-squelettique. Les chercheurs du Columbine Health Systems Center for Healthy Aging de l’Université de l’État du Colorado pensent avoir trouvé un modèle animal qui les aidera à mieux le comprendre et à trouver des moyens de réduire les symptômes.

L’étude, publiée dans Frontières en physiologie: muscle strié en octobre, est un exemple d’utilisation de la médecine comparative pour comprendre les maladies et conditions humaines.

Modèles animaux

Les scientifiques s’appuient souvent sur des modèles animaux pour imiter la progression de la maladie et étudier la prévention, le diagnostic et le traitement des affections. Cependant, jusqu’à présent, aucun modèle animal n’a été en mesure de saisir pleinement tous les aspects du vieillissement musculo-squelettique humain.

Les modèles précliniques existants reposent soit sur le déchargement du muscle, c’est-à-dire imitant l’alitement chez un animal, soit ils doivent attendre que les animaux deviennent vraiment, vraiment vieux, et même alors, ils n’obtiennent pas vraiment le même phénotype de vieillissement musculaire que les humains. « 

Karyn Hamilton, professeur au Département de la santé et des sciences de l’exercice de la CSU, directrice associée, Centre for Healthy Aging

Dans leur travail, l’équipe de Hamiliton a découvert que le cobaye Dunkin Hartley était un bon candidat pour un modèle de vieillissement musculaire en raison de la tendance de l’animal à développer une arthrose (OA) à un jeune âge.

Les deux conditions – arthrose et sarcopénie – semblent être liées chez l’homme: avec l’âge, le dysfonctionnement des muscles squelettiques augmente le risque d’arthrose et l’arthrose augmente le risque de déclin musculaire supplémentaire.

Hamilton a fait équipe avec le Dr Kelly Santangelo – professeur agrégé au Département de microbiologie, d’immunologie et de pathologie de CSU, qui étudie l’arthrose primaire chez les cobayes Hartley depuis de nombreuses années – et le professeur agrégé Raoul Reiser, également au département of Health and Exercise Science, pour comprendre comment les muscles squelettiques évoluent à mesure que l’arthrose progresse chez les cobayes.

L’équipe a émis l’hypothèse que ces changements musculaires pourraient imiter le vieillissement musculo-squelettique humain.

Signes classiques

La composition musculaire change également avec l’âge: les fibres à contraction rapide, qui sont plus grosses et capables d’exercer des forces plus fortes, diminuent en nombre, et les fibres à contraction lente, qui sont plus petites et moins efficaces métaboliquement, ont tendance à augmenter. Généralement, lorsque les gens «perdent de la masse musculaire», ce sont les grosses fibres à contraction rapide qui sont affectées. La diminution de la masse musculaire a également tendance à entraîner une augmentation de la masse grasse, ou du tissu adipeux, dans le corps.

À mesure que les humains vieillissent, il se peut que le maintien de la fonction musculaire soit plus important que la prévention de la perte de masse.

«Ce que nous avons appris au fil des décennies, c’est que la perte de masse musculaire liée à l’âge et la perte de la fonction musculaire liée à l’âge ne vont pas toujours de pair», a déclaré Hamilton. « Vous pouvez faire des choses pour améliorer la masse musculaire, et vous pourriez ne pas obtenir une amélioration de la fonction musculaire; vous pouvez faire des choses pour améliorer la fonction musculaire et ne pas obtenir une augmentation de la masse musculaire. »

Les chercheurs ont comparé les changements musculaires observés chez les cobayes Hartley à ceux des cobayes de souche 13, qui ont tendance à développer une arthrose plus tard dans leur vie et, par conséquent, pourraient ne pas présenter les mêmes signes classiques de vieillissement musculaire.

Ils ont trouvé des similitudes frappantes avec le vieillissement musculaire humain, comme une diminution de la densité musculaire, probablement due à une augmentation de la masse grasse. Bien qu’aucune diminution de la masse musculaire n’ait été notée, les chercheurs ont constaté un changement vers des fibres musculaires plus petites et à contraction lente, comme on s’y attend dans le muscle humain avec l’âge.

« Si vous regardez le tableau d’ensemble, nous pensons que certaines des choses clés qui se produisent toujours avec le vieillissement musculaire humain – qui évoluent vers un phénotype musculaire moins puissant et à contraction plus lente – sont assez clairement modélisées chez les cobayes Hartley, « A déclaré Hamilton. « Et nous pensons que si nous commençons à regarder des cobayes encore plus âgés, nous pourrions voir plus de choses que les gens considèrent comme une sarcopénie classique. »

Directions futures

Cette étude fournit une base de référence qui permet à l’équipe de prendre plusieurs directions dans les recherches futures. Une direction sera d’utiliser des tests fonctionnels pour étudier comment la force musculaire et la démarche ou la mobilité changent avec l’âge chez les cobayes Hartley, et comment ces changements imitent la détérioration de la fonction musculaire chez les humains vieillissants.

Une priorité sera de déterminer si les cobayes Hartley peuvent être un modèle translationnel précieux pour identifier les interventions prometteuses pour prévenir ou ralentir le déclin de la fonction musculo-squelettique globale avec le vieillissement chez l’homme.

En fait, Hamilton et Santangelo ont déjà commencé à traiter les cobayes avec des composés phytochimiques à base de plantes qui ciblent une suite protectrice de gènes. Le traitement semble inverser certains signes du vieillissement musculo-squelettique au niveau moléculaire en améliorant la fonction mitochondriale ainsi qu’en empêchant la détérioration des articulations et en préservant les aspects de la démarche qui se détériorent normalement avec l’âge.

Dans l’ensemble, Mme Hamilton espère que ces travaux pourront fournir aux chercheurs un autre modèle animal pour étudier le vieillissement humain, un modèle capable de «traduire avec succès les résultats précliniques et les découvertes scientifiques fondamentales en encourageant les interventions visant à accroître la durée de la santé humaine ou à améliorer le vieillissement en bonne santé».