Que mesurent réellement les « horloges épigénétiques » ? Ces tests de laboratoire sont devenus des outils populaires pour étudier le vieillissement biologique ou la façon dont la fonction cellulaire du corps change à un rythme plus rapide ou plus lent que prévu. Cependant, la biologie sous-jacente à chacune de ces mesures est restée largement inconnue jusqu’à présent.
Une étude récente menée par l’USC Leonard Davis School of Gerontology publiée dans npj vieillissement montre la variabilité de ce que mesurent réellement cinq des horloges épigénétiques les plus utilisées. L’équipe de recherche a également développé de nouvelles horloges basées sur l’expression génique pour compléter les horloges épigénétiques existantes, qui montrent un pouvoir prédictif encore plus puissant pour les maladies et la mortalité liées à l’âge.
La biologie contre le calendrier
Les scientifiques savent depuis longtemps que les gens vieillissent à des rythmes biologiques différents. Une personne qui a 70 ans sur le papier peut avoir la santé d’une personne beaucoup plus jeune, tandis qu’une autre personne de 70 ans peut être beaucoup plus fragile que ses pairs du même âge.
Pour mesurer cette différence, les chercheurs utilisent des horloges épigénétiques pour estimer l’âge biologique. Ces outils mesurent un changement chimique appelé méthylation de l’ADN, qui ne modifie pas le code génétique lui-même mais affecte les gènes qui sont « désactivés » ou « activés ». Ces changements chimiques au-dessus de l’ADN de base sont collectivement appelés épigénome.
L’examen de l’épigénome peut mieux prédire les problèmes de santé et même le risque de décès que le seul âge chronologique. Mais jusqu’à présent, les scientifiques ne savaient pas exactement ce qui se passait à l’intérieur des cellules et qui faisait des horloges épigénétiques des outils si puissants.
Le vieillissement n’est pas seulement une question de nombre de bougies sur votre gâteau d’anniversaire, il s’agit aussi de ce qui se passe à l’intérieur de vos cellules. Nous avons constaté que différentes horloges capturent différents aspects de la biologie du vieillissement et avons développé de nouveaux scores génétiques de vieillissement transcriptomique qui complètent les horloges existantes et, dans certains cas, prédisent mieux les maladies et la mortalité liées à l’âge.
T. Em Arpawong, auteur principal, professeur agrégé de recherche en gérontologie, USC Leonard Davis School
Des différences surprenantes
Dans l’étude, Arpawong et l’équipe ont étudié des échantillons de sang de 3 227 participants à l’étude sur la santé et la retraite aux États-Unis. Ils ont comparé les modèles de méthylation de l’ADN avec l’expression des gènes, ou la fréquence à laquelle les gènes sont transcrits de l’ADN en ARN et utilisés pour fabriquer des protéines. L’ensemble de la transcription s’effectuant au sein d’une cellule à un instant donné est appelé transcriptome.
Les chercheurs ont examiné des mesures épigénétiques et transcriptomiques combinées pour comparer l’expression des gènes et identifier les voies biologiques mises en évidence par chacune des cinq horloges épigénétiques.
Ils ont découvert que chaque horloge de vieillissement était associée à différents processus biologiques, depuis l’équilibre énergétique et la croissance cellulaire jusqu’à l’activation des cellules immunitaires et la signalisation inflammatoire. Même si les horloges mettaient l’accent sur différentes voies biologiques, elles partageaient plusieurs thèmes communs, notamment les changements dans le système immunitaire, le métabolisme et la communication cellulaire – toutes des caractéristiques bien connues du vieillissement.
Un nouvel outil de prédiction
Les chercheurs ont ensuite utilisé l’analyse pour créer de nouveaux outils appelés scores génétiques du vieillissement transcriptomique (TAGS). L’approche combinée a fourni une image encore plus claire de la santé biologique d’une personne ; dans plusieurs cas, TAGS a prédit les résultats en matière de santé tels que la fragilité, la vitesse de marche, les maladies cardiaques, le diabète, les maladies pulmonaires et la mort mieux que les seules horloges épigénétiques.
Les résultats pourraient aider les chercheurs à choisir la meilleure horloge de vieillissement pour différentes études. Par exemple, une horloge peut être meilleure pour étudier les traitements qui ciblent le système immunitaire, tandis qu’une autre peut être meilleure pour tester des thérapies qui améliorent le métabolisme ou ralentissent le déclin de la résilience physiologique.
Ces travaux contribuent également à expliquer la biologie derrière les outils qui deviennent de plus en plus courants dans la recherche sur le vieillissement. En reliant les changements de méthylation de l’ADN à l’activité d’expression des gènes, l’auteur principal Eileen Crimmins a déclaré que l’étude a éclairé davantage la « boîte noire » des horloges biologiques du vieillissement, rapprochant les scientifiques de l’utilisation de ces mesures pour mieux prédire les maladies, suivre le vieillissement en bonne santé et, un jour, guider les soins médicaux.
« En découvrant les programmes moléculaires derrière ces biomarqueurs, nos résultats améliorent leur interprétabilité et aident à guider leur utilisation en géroscience, en épidémiologie et dans les futures applications cliniques », a-t-elle déclaré.
