Vieillissement, génétique et réparation de l'ADN

"L'après-midi sait ce que la matinée n'a jamais soupçonné."
– Robert Frost

La vieillesse est la dernière étape d'un processus de changement biologique, intellectuel et spirituel qui durera toute la vie – à bien des égards, c'est le point culminant de la vie. Comprendre, au mieux de nos capacités, pourquoi nous vieillissons nous aide à faire face à notre réalité et à commencer le travail de renforcement de notre corps, de notre esprit et de notre esprit pour le voyage à venir.

Au cours du siècle dernier, les scientifiques se sont concentrés sur les niveaux d'organisation moléculaire, cellulaire, organique et social dans la recherche des mécanismes du vieillissement. Aucune théorie n'a expliqué les phénomènes observés, mais chacun contient des indices alléchants. Deux grandes lignes de réflexion ont émergé. La première est que le processus de vieillissement résulte principalement de changements programmés ou prédéterminés dans notre code génétique. La seconde est que le vieillissement résulte essentiellement de l'acte de vivre – alors que nous traversons la vie, nos processus corporels et notre environnement extérieur provoquent des changements dans nos gènes et dans le fonctionnement de nos cellules et de nos tissus. La vérité est probablement une combinaison de facteurs génétiques et non génétiques.

Programmation génétique

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Source: Mark E. Williams

Il ne fait aucun doute que les mécanismes génétiques ont un impact sur le vieillissement. Différentes espèces ont des durées de vie très divergentes. Même les races différentes au sein de la même espèce montrent des modèles clairs en ce qui concerne la longévité.

De manière générale, les humains sont génétiquement branchés pour vivre au sommet de la santé jusqu'à ce que nous atteignions la maturité sexuelle. Puis, après la période de reproduction, la santé diminue progressivement jusqu'à la mort. Donc, à certains égards, notre génétique est comme un téléski. Ils nous amènent au sommet et ensuite nous pouvons décider quel genre de tour nous voulons à partir de là. Il peut être rapide, excitant et court, ou peut-être plus tranquille et riche en événements.

Mais cela s'applique à tout votre corps. Qu'en est-il de vos cellules individuelles? Ont-ils aussi une durée de vie? Si nous sommes génétiquement prédéterminés pour vieillir et mourir, comment ce processus pourrait-il fonctionner au niveau cellulaire?

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Au début du XXe siècle, le lauréat du prix Nobel, Alexis Carrel, a dominé la pensée scientifique pendant des décennies avec son intellect, sa personnalité puissante et son affirmation que les cellules étaient immortelles. Sa preuve était une culture cellulaire de coeur de poulet embryonnaire qui a continué à être viable plus de 20 ans, plus longtemps que la durée de vie d'un poulet normal. Ce phénomène a également été observé à de nombreuses reprises dans des cellules cancéreuses humaines, dont on sait qu'elles survivent pendant des décennies et continuent de se diviser apparemment indéfiniment.

L'affirmation que toutes les cellules sont immortelles est morte en 1965 lorsque Leonard Hayflick a prouvé que les cellules normales ont une capacité limitée de division (environ 50 divisions cellulaires). Après avoir atteint ce point, les cellules meurent ou tombent dans une période de sénescence durant laquelle elles peuvent rester métaboliquement actives mais ne peuvent pas se répliquer. Les cellules semblent suivre le nombre de divisions cellulaires en utilisant des séquences répétitives aux extrémités de leurs brins d'ADN appelés télomères. Les télomères n'ont pas de fonction génétique, sauf pour signaler la fin du brin. Vous pouvez les représenter comme une série de 50 périodes à la fin d'une phrase. Chaque fois que l'ADN est copié, les deux brins faisant la double hélice ne sont pas alignés. Un petit coup est enlevé, raccourcissant le télomère. Lorsque le télomère diminue à chaque réplication successive, le brin d'ADN atteint finalement un point où la cellule ne peut plus se diviser.

Pour compliquer cette diminution naturelle du télomère, il existe des moyens d'allonger ou de raccourcir artificiellement les télomères. Les cellules cancéreuses, par exemple, ont souvent un mécanisme qui maintient les télomères longs, permettant à la tumeur de se développer indéfiniment. Un tel mécanisme est la télomérase, un complexe enzymatique qui allonge les télomères et est activé dans environ 90% des tumeurs. Les télomères peuvent également être raccourcis par le stress oxydatif des radicaux libres (plus d'informations à ce sujet plus tard). En fait, les dommages causés par les radicaux libres peuvent être un déterminant plus puissant de la longueur des télomères que le nombre de divisions cellulaires. Le stress peut également jouer un rôle: il a été démontré que les télomères des individus qui se sentent stressés de façon chronique ne représentent que la moitié de la longueur des télomères des individus non stressés. L'inflammation et la carence en vitamine D peuvent également raccourcir les télomères.

Bien que nous sachions maintenant que la longueur des télomères indique aux cellules combien de fois elles peuvent se diviser, ce qui est beaucoup moins certain, c'est l'impact de ce processus sur le fonctionnement global du corps humain. La longueur des télomères aurait été associée à l'arthrite, à la démence, à l'ostéoporose, aux maladies cardiaques et à la durée de vie, mais les données disponibles ne confirment pas entièrement ces affirmations. En outre, il n'y a aucune preuve d'une défaillance cellulaire dans deux des usines de cellules souches les plus prolifiques du corps, les cellules qui tapissent notre intestin et celles de notre moelle osseuse. Il n'y a pas non plus de corrélation entre la longueur et l'âge des télomères chez les personnes de 38 à 100 ans pour tout composant sanguin. De plus, la plupart des systèmes qui sont le plus manifestement affectés par le vieillissement, comme le système nerveux, la vision, l'ouïe, les muscles, les os et la peau, n'ont pratiquement aucune division cellulaire au cours de leur vie.

Donc, la conclusion que l'on peut tirer de tout cela est qu'il y a probablement une composante génétique au vieillissement et à la durée de vie, et nous comprenons que la longueur des télomères influence la durée de vie des cellules individuelles. Mais comment la génétique et la longueur des télomères affectent réellement le vieillissement humain dans la pratique n'est pas bien comprise. Sur la base des connaissances actuelles, essayer d'influencer le vieillissement en manipulant la longueur des télomères est une utilisation incertaine du temps et de l'argent.

Dommages à l'ADN et réparation

Il est tout à fait possible que notre ADN joue indirectement un rôle dans le vieillissement en ce sens qu'il subit des dommages tout au long de la vie et que, finalement, ce dommage devient nuisible. Un certain nombre d'éléments tels que la lumière ultraviolette et les radicaux libres d'oxygène peuvent endommager l'ADN en changeant sa séquence – en modifiant, en déplaçant ou en supprimant des fragments d'ADN. De plus, la machinerie cellulaire qui reproduit notre ADN fait parfois des erreurs. Avec environ 70 millions de réplications cellulaires par jour dans le corps humain, il est compréhensible que des erreurs aléatoires se produisent dans la réplication de l'ADN. Si les dommages à l'ADN s'accumulent, la machinerie génétique peut se décomposer, entraînant des protéines anormales et d'autres composants cellulaires qui, à leur tour, provoqueront un dysfonctionnement ou un affaiblissement de nos tissus et de nos organes. L'ADN à l'intérieur des mitochondries de nos cellules (la «centrale électrique» cellulaire) est plus exposé et donc particulièrement susceptible d'être endommagé, ce qui entraîne une baisse de la production d'énergie et diminue l'efficacité et la performance des cellules. La perte d'énergie cellulaire peut être une caractéristique sous-jacente du vieillissement et de plusieurs maladies chroniques.

Au fil du temps, nous avons développé de nombreuses défenses pour identifier et réparer les dommages à l'ADN. Le taux de réparation de l'ADN de chaque personne peut varier entre les cellules et certains gènes, tels que ceux qui régulent la croissance cellulaire, sont réparés plus rapidement que les autres gènes. La capacité de réparation de l'ADN semble être associée au vieillissement. Par exemple, des biologistes comparateurs ont découvert que la capacité de réparation de l'ADN est directement liée à la longévité des espèces. Plus la réparation de l'ADN est rapide et efficace, plus la durée de vie est grande. D'un autre côté, des mutations génétiques qui compromettent la réparation de l'ADN ont été observées dans certaines familles avec de forts antécédents de cancer.

Dans une maladie rare appelée syndrome de Werner, par exemple, un défaut d'un seul gène interfère avec la réplication de l'ADN, ce qui entraîne une diminution considérable de la taille des télomères par rapport à la normale. Les individus affectés montrent la calvitie prématurée, la cataracte, l'athérosclérose, le cancer, le diabète sucré et d'autres changements associés au vieillissement. Le fait que cette anomalie génétique entraîne tant de changements semblables au vieillissement suggère que des mécanismes de réparation de l'ADN altérés peuvent également être responsables de certains aspects du processus de vieillissement chez les individus en bonne santé.