Dans une étude récente publiée dans la revue Vieillissement de la natureune équipe de chercheurs a utilisé un vaste ensemble de données composé de participants d'ascendance européenne de la Biobank du Royaume-Uni (UK) pour explorer les fondements génétiques de l'écart d'âge biologique ou BAG, un marqueur complet du vieillissement humain, dans neuf systèmes organiques.
Étude : L'architecture génétique de l'âge biologique dans neuf systèmes organiques humains. Crédit photo : Orawan Pattarawimonchai / Shutterstock
Sommaire
Arrière-plan
Une multitude de facteurs environnementaux, génétiques et liés au mode de vie contribuent au processus complexe du vieillissement biologique et l'influencent. Il est essentiel de comprendre l'architecture génétique et les schémas phénotypiques du vieillissement biologique dans les différents systèmes organiques du corps humain pour identifier les facteurs de résilience et les vulnérabilités de la santé humaine, ainsi que pour évaluer les maladies liées à l'âge et développer des interventions thérapeutiques personnalisées.
Des études ont montré l’implication et la connectivité de plusieurs systèmes organiques dans la santé et la maladie humaines, tels que l’axe cœur-cerveau-foie et les voies biologiques partagées par les trois organes. D’autres études ont montré le rôle du système nerveux central et de la signalisation inter-organes médiée par les peptides et les lipides dans la santé métabolique.
Les progrès de l'intelligence artificielle ont également conduit à l'adoption du concept d'écart d'âge biologique (BAG) comme biomarqueur du vieillissement humain dans les systèmes organiques. L'écart d'âge biologique est défini comme la différence entre l'âge d'un individu prédit par l'apprentissage automatique et son âge chronologique.
À propos de l'étude
Dans la présente étude, les chercheurs ont cherché à étudier l’architecture génétique du BAG dans neuf systèmes d’organes en utilisant un ensemble de données multimodales de la UK Biobank portant sur plus de 377 000 participants d’ascendance européenne.
Auparavant, la même équipe de chercheurs avait utilisé une étude d’association pangénomique et l’imagerie par résonance magnétique pour déterminer l’architecture génétique du BAG dans le cerveau. Ici, ils ont étendu ce travail en examinant l’architecture génétique sous-jacente du BAG dans neuf systèmes organiques : les systèmes cardiovasculaire, optique, immunitaire, hépatique, métabolique, rénal, pulmonaire et musculo-squelettique.
Les chercheurs ont émis l'hypothèse que l'architecture génétique sous-jacente des BAG serait spécifique à chaque système organique mais interconnectée entre eux. Pour explorer cette hypothèse, ils ont d'abord réalisé une étude d'association à l'échelle du génome et une analyse de corrélation génétique et d'héritabilité partitionnée au niveau des gènes pour 154 774 personnes au Royaume-Uni.
Les données multimodales utilisées pour l’étude comprenaient également des mesures physiologiques et physiques et des phénotypes dérivés de données d’imagerie par résonance magnétique et diverses autres mesures telles que la pression artérielle, la fréquence du pouls, les biomarqueurs sanguins liés au foie, les variables hématologiques, les niveaux de protéine C-réactive, les mesures de la fonction pulmonaire, les niveaux de vitamine D et les biomarqueurs de régulation électrolytique et de filtration glomérulaire.
L’étude d’association pangénomique comprenait également une variable cognitive et six facteurs liés au mode de vie. Les facteurs liés au mode de vie comprenaient la consommation de café, de thé et de fruits frais, la durée du sommeil, le poids corporel et le temps passé à l’extérieur, tandis que la variable cognitive incluse dans l’analyse était le temps de réaction.
L'héritabilité basée sur le polymorphisme d'un seul nucléotide (SNP) a été estimée, suivie de l'annotation des gènes cartographiés et des loci génomiques associés aux BAG pour chaque système organique. Ces SNP ont ensuite été analysés pour les connexions inter-organes à l'échelle du phénome et les associations de spécificité d'organe.
Pour les 222 254 participants restants, une analyse de randomisation mendélienne a également été menée pour explorer la causalité potentielle entre les BAG, les facteurs de style de vie modifiables et les maladies chroniques telles que le diabète et la maladie d'Alzheimer.
Résultats
Les résultats ont montré que l'architecture génétique des BAG des neuf systèmes organiques était spécifique à chaque organe, mais qu'elle exerçait également une communication croisée entre les organes via des connexions pléiotropiques avec d'autres systèmes organiques. De plus, les corrélations génétiques et phénotypiques entre les BAG des neuf systèmes organiques se reflétaient mutuellement.
Les résultats de la randomisation mendélienne ont également révélé des associations causales potentielles entre les neuf BAG, les facteurs liés au mode de vie tels que la durée du sommeil et le poids corporel, et les maladies chroniques telles que le diabète et la maladie d'Alzheimer.
Étant donné que le cerveau régule de nombreux processus physiologiques et participe au maintien de l'homéostasie, les chercheurs estiment que l'interconnexion entre le cerveau et les caractéristiques cliniques d'autres systèmes organiques n'est pas surprenante. Il n'est pas non plus surprenant de constater que divers autres systèmes organiques présentent un enrichissement des caractéristiques métaboliques.
Les BAG musculosquelettiques et hépatiques ont montré une relation bidirectionnelle, ce qui a été confirmé par les résultats de recherches antérieures sur l'impact de la santé métabolique et de la fonction hépatique sur la santé musculosquelettique. De plus, cette connexion inter-organes pourrait également expliquer le rôle des troubles musculosquelettiques tels que l'atrophie musculaire, la sarcopénie et l'ostéoporose dans la dysrégulation du métabolisme hépatique et dans l'apparition de la stéatose hépatique non alcoolique.
Conclusions
En résumé, l’étude a analysé les fondements génétiques des écarts d’âge biologique pour neuf systèmes organiques et a découvert que chaque système organique avait des variantes génétiques spécifiques associées aux BAGs mais étaient également connectées par des mécanismes pléiotropes. Les résultats ont révélé que l’examen des humains dans une perspective multiorganique et la prise en compte de l’impact des facteurs de style de vie sur ces connexions interorganiques pourraient aider à mieux comprendre les maladies complexes et à concevoir des approches de traitement plus holistiques.
