La victoire sur le vieillissement est un rêve humain de longue date. Cependant, les scientifiques, malgré de nombreuses études, ne comprennent toujours pas pleinement pourquoi avec l'âge, les fonctions du corps sont progressivement perturbées et les organes défaillent. "Lenta.ru" parle d'un nouvel emploi qui explique l'impossibilité de la jeunesse éternelle dans la réalité moderne.
L'une des découvertes les plus importantes de la biologie du vieillissement humain remonte à plus de 50 ans. En 1961, le professeur d'anatomie de l'Université de Californie, Leonard Hayflick, a découvert que les cellules humaines meurent après environ 50 divisions, et à l'approche de ce point, elles montrent des signes de vieillissement. Ce phénomène a été associé au raccourcissement des télomères - les extrémités des chromosomes qui protègent une partie vitale de l'ADN des dommages. Lorsque les télomères disparaissent complètement, la cellule déclenche un mécanisme d'autodestruction.
Bien que certains activistes anti-âge croient encore que le raccourcissement des télomères est la principale cause de la dégradation lente des fonctions corporelles et de la mort ultérieure, les scientifiques ont proposé d'autres théories. Par exemple, l'accumulation progressive de mutations dans l'ADN, la programmation évolutive ou l'influence des radicaux libres. Malgré le fait que près d'un demi-siècle s'est écoulé depuis la découverte de la limite de Hayflick, il n'y a toujours pas de compréhension complète de ce qui fait exactement vieillir les organismes vivants.
Le gérontologue Brett Augsburger de l'Université d'Auburn aux États-Unis a développé une nouvelle approche pour élucider les causes du vieillissement. Dans son article, dont une pré-impression a été publiée dans le référentiel bioRxiv.org, il a suggéré que la clé pour résoudre le problème pourrait être la thermodynamique hors équilibre, qui décrit des systèmes qui ne sont pas en équilibre thermodynamique. Selon le scientifique, l'espérance de vie dépend du taux de destruction des molécules biologiques et de l'inévitable perte d'information. Il devient clair pourquoi la victoire sur le vieillissement est impossible dans un avenir proche: les lois physiques fondamentales rendent l'usure du corps inévitable.
La nouvelle approche explique certains des paradoxes qui surviennent dans d'autres modèles de vieillissement, et révèle également les failles fondamentales de la théorie du poisson-chat jetable, proposée en 1977 par le biologiste anglais Thomas Kirkwood.
La théorie du soma jetable suppose que le corps doit disposer d'une certaine quantité d'énergie pour maintenir le métabolisme, la reproduction, la récupération et d'autres fonctions. Puisque la quantité de nourriture est toujours limitée, vous devez faire des compromis. Comme les mécanismes responsables de la régénération ne reçoivent pas suffisamment d'énergie, le corps commence à vieillir. Certains experts estiment que la ressource limitante est le temps, pas l'énergie. Selon ce point de vue, pour chaque organisme, il y a une durée optimale de grossesse, lorsque la progéniture sera la plus viable. Cependant, cela limite le temps que vous pouvez consacrer à la croissance et au développement. Ainsi, le taux de développement et la période de gestation sont influencés par la sélection naturelle. L'accélération de la grossesse limite le tempsmis de côté pour la réparation des dommages cellulaires. Ceci, à son tour, conduit à l'accumulation de défauts et à une diminution de l'espérance de vie par rapport aux organismes à longue période de gestation.
Chromosomes avec télomères
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Image: Programme du génome humain du Département américain de l'énergie
La deuxième loi de la thermodynamique suggère que toute forme d'énergie a tendance à passer dans un état moins ordonné - en d'autres termes, à se dissiper dans l'espace. Tout système hors équilibre, y compris les organismes vivants, transformera l'énergie de cette manière jusqu'à ce qu'un point d'équilibre soit atteint - dans ce cas, l'état de mort. De nombreuses créatures sont capables de supporter la transition vers un état d'équilibre assez longtemps pour se développer et se reproduire. Pour différentes espèces, ce temps prend de plusieurs heures à plusieurs décennies.
Limite de Hayflick, limitation de la division des cellules somatiques
Dans un organisme vivant, loin de l'état d'équilibre thermodynamique, l'énergie libre se concentre dans les liaisons chimiques de grandes biomolécules. Cela permet de procéder à divers processus, du dépliage des protéines et du démêlage de l'ADN à l'hydrolyse, l'oxydation et la méthylation. Auxburger a modélisé un système qui a démontré que les biomolécules doivent inévitablement se dégrader, entraînant une dissipation d'énergie. De plus, tous les processus se produisant dans le corps contribuent à l'approche d'un état d'équilibre, y compris la génération d'impulsions électriques.
L'auteur de l'ouvrage est arrivé à la conclusion que les mécanismes de restauration des molécules ne garantissent pas que les informations contenues dans l'ADN seront préservées dans les cellules individuelles, elles doivent donc inévitablement diminuer. En conséquence, la vitalité de l'organisme est également réduite. Étant donné que les cellules sont influencées par une sorte de sélection naturelle, puis en raison de mutations dans l'ADN, une situation peut survenir lorsque des cellules individuelles (se divisant à la suite de la mitose) obtiennent des avantages par rapport aux autres cellules, ce qui n'est pas nécessairement bénéfique pour la personne dans son ensemble. Les supprimer peut retarder les effets négatifs, mais avec le temps, de plus en plus de cellules deviendront défectueuses. Par conséquent, si le corps vit assez longtemps, non seulement il vieillit inévitablement, mais il est tôt ou tard atteint d'un cancer.
Les rats-taupes nus, comme de nombreux animaux, ont le cancer.
Photo: Roman Klementschitz / Wikipédia
Certaines espèces animales, comme le rat-taupe nu (Heterocephalus glaber), ne seraient pas atteintes de cancer. Cependant, cette opinion est erronée, car il faut du temps pour qu'une tumeur maligne apparaisse. Un article a récemment été publié dans lequel des scientifiques ont décrit le premier cas de cancer chez H.glaber.
La recherche de gènes de longévité est inutile dans le sens où les éditer à l'aide de méthodes de génie génétique ne prolongera pas de manière significative la vie d'organismes aussi complexes que les humains. De plus, de telles manipulations peuvent être néfastes, c'est pourquoi l'auteur conseille de s'éloigner d'une approche centrée sur l'établissement de liens entre les gènes et certains signes du vieillissement. Au mieux, les gènes représentent un ensemble incomplet de facteurs de longévité.
Quel pourrait être le moyen de vaincre le vieillissement? Très complexe et au-delà des capacités de la biotechnologie moderne. Les processus d'âge étant une conséquence de lois fondamentales, il est encore irréaliste d'éliminer les causes sous-jacentes du vieillissement. Une approche efficace dans ce cas peut être la création de bibliothèques d'ADN, qui stockent des informations sur les gènes intacts. Sur leur base, de jeunes cellules souches peuvent être synthétisées pour être transplantées dans un vieil organisme. Selon Auxburger, ces méthodes sont plus efficaces que les méthodes existantes.
Alexandre Enikeev
