La pièce d’identité indique combien d’années une personne a vécu. Mais cela ne révèle pas l’âge biologique du cœur, des poumons, du cerveau ou du pancréas. Les organes vieillissent à des rythmes différents – et certains peuvent être considérablement en avance sur leur temps. Des scientifiques du centre de recherche CeMM en médecine moléculaire de l’Académie autrichienne des sciences ont étudié comment ces différences peuvent être lues directement dans les tissus.
Pour l’étude publiée dans la revue « Nature Medicine », les scientifiques ont évalué les tissus de 983 personnes. Un total de 25 712 images haute résolution provenant de 40 types de tissus et de 29 organes ont été incluses dans l’analyse. Les personnes examinées avaient entre 20 et 70 ans. Une IA a recherché des changements liés à l’âge dans les images microscopiques.
Les organes vieillissent à des rythmes différents
Les cellules, les vaisseaux et le tissu conjonctif sont visibles sur une coupe de tissu. Cet ordre change avec l’âge. L’IA a pu capturer de tels modèles et les utiliser pour développer ce qu’on appelle des « horloges tissulaires ». Pour chaque tissu, un modèle a appris à estimer l’âge d’une personne à partir de la structure microscopique.
En moyenne, l’estimation s’écartait de l’âge réel de 4,88 ans. Ce qui était particulièrement intéressant, c’était la différence entre les deux valeurs. Par exemple, si les tissus d’une personne de 50 ans ressemblaient davantage à ceux d’une personne plus âgée, il en résultait un écart d’âge positif. Les scientifiques parlent d’un « écart d’âge ». Quatre des 40 horloges tissulaires étaient nettement plus faibles parce que les échantillons étaient trop petits.
Les horloges tissulaires indiquent l’âge biologique
Ces variations d’âge correspondaient à d’autres caractéristiques biologiques. De plus, des mesures de la longueur des télomères étaient disponibles pour 6 197 échantillons. Les télomères protègent les extrémités des chromosomes et se raccourcissent avec l’âge. Les télomères plus courts étaient plus étroitement liés à l’âge des tissus biologiques qu’à l’âge pur. Cela était particulièrement évident dans l’œsophage, l’estomac, les reins, la prostate et le pancréas.
Les changements pathologiques se produisaient également plus fréquemment lorsque l’horloge tissulaire calculait un âge biologique plus élevé. Les scientifiques ont découvert des changements dans le cervelet liés à la perte de myéline et à des troubles circulatoires. Dans l’aorte, des tissus visiblement anciens présentaient des parois vasculaires épaissies et une structure perturbée, comme c’est le cas dans l’artériosclérose.
L’âge modifie l’architecture d’organes entiers
Des changements similaires sont apparus dans de nombreux organes. La perte de tissus, la fibrose et le déclin des petits vaisseaux sanguins ont augmenté. Dans le même temps, l’activité de nombreux gènes a changé. Les processus liés à l’inflammation et au vieillissement cellulaire sont devenus plus actifs, tandis que certains processus métaboliques sont devenus moins actifs.
« Nos tissus contiennent un enregistrement remarquablement détaillé du processus de vieillissement », explique André Rendeiro, responsable de l’étude du CeMM. L’IA peut être utilisée pour reconnaître des modèles à peine visibles à l’œil humain seul.
Même au sein d’une personne, les processus de vieillissement ne se déroulent pas de manière uniforme. Chez certains individus, plusieurs tissus étaient relativement proches de l’âge attendu. D’autres présentaient de grandes différences d’âge dans plusieurs organes en même temps. Il y avait aussi des personnes dont les organes se distinguaient particulièrement, comme le cœur, les poumons ou l’estomac.
Les maladies marquent l’âge biologique des organes
Des travaux antérieurs avaient déjà montré que les processus de vieillissement s’accélèrent à certaines phases de la vie et que certains organes peuvent être affectés plus tôt. La nouvelle analyse rend ces différences visibles directement dans la structure tissulaire.
Les maladies étaient également associées à certains schémas. Le diabète de type 2 était associé à une plus grande variation d’âge pancréatique. Les maladies respiratoires chroniques étaient particulièrement fréquentes, accompagnées d’un vieillissement biologique plus marqué des poumons. L’insuffisance rénale était même associée à une augmentation des signaux de vieillissement dans plusieurs autres tissus. Cependant, ces liens ne prouvent pas une relation de cause à effet.
Des échantillons indépendants vérifient les surveillances des tissus
Les scientifiques ont également testé leurs modèles sur des échantillons de tissus indépendants. 70 échantillons de cerveau, 40 poumons et 185 échantillons de peau étaient disponibles. La corrélation entre l’âge prévu et l’âge réel était de 0,56 pour le cerveau, de 0,76 pour les poumons et de 0,46 pour la peau. L’horloge tissulaire, entraînée pour l’organe approprié, a particulièrement bien fonctionné.
Les scientifiques ont également comparé les résultats avec des horloges épigénétiques établies qui mesurent les modifications chimiques de l’ADN. Les deux procédures ont apparemment capturé différents aspects du vieillissement. Dans une cohorte pulmonaire indépendante, les deux approches étaient au moins partiellement cohérentes.
On dit que le sang fournit des indices sur les organes individuels
Les échantillons de tissus présentent un inconvénient crucial pour une utilisation médicale à grande échelle : ils ne peuvent pas être facilement prélevés du cerveau, du cœur ou du pancréas pour un contrôle de routine. Les scientifiques ont donc lié les horloges tissulaires aux données d’expression génétique provenant d’échantillons de sang provenant des mêmes personnes.
Cela a abouti à des modèles qui tirent des conclusions sur la variation selon l’âge de certains tissus en fonction de l’activité des gènes dans le sang. Cela a fonctionné particulièrement bien pour une valeur moyenne sur plusieurs organes ainsi que pour le tractus gastro-intestinal et la rate.
Le fait que l’âge biologique puisse généralement être estimé à partir de données sanguines est déjà étudié par d’autres méthodes. Il existe également des approches qui ne nécessitent que quelques gouttes de sang. Ce qui est nouveau ici, c’est la tentative d’attribuer les signaux à des tissus individuels.
La maladie d’Alzheimer et la maladie de Crohn produisent des signatures différentes
Pour tester le modèle sanguin, l’équipe a utilisé neuf ensembles de données indépendants avec un total de 1 205 échantillons de sang. 577 provenaient de personnes en bonne santé et 628 de personnes atteintes de sept maladies chroniques. Il y avait aussi des patients après un accident vasculaire cérébral.
Les motifs correspondaient souvent à la région du corps affectée :
- Dans la maladie d’Alzheimer, le cerveau était le seul organe présentant une variation d’âge significativement accrue.
- Dans la maladie de Crohn, des taux élevés ont été constatés dans l’œsophage, l’estomac, l’intestin grêle et le gros intestin.
- Dans les vascularites, ils surviennent particulièrement dans les reins, le foie et le cœur.
- Après un accident vasculaire cérébral, le signal le plus fort provenait du cerveau.
La prise de sang n’est pas encore une vérification complète des organes
Un échantillon de sang ne peut donc pas indiquer de manière fiable l’âge biologique de chaque organe. Des échantillons de tissus correspondants provenant des mêmes patients manquaient dans les ensembles de données externes. Les scientifiques n’ont donc pas pu vérifier si les valeurs calculées à partir du sang étaient parfaitement calibrées.
La détection précoce de la maladie d’Alzheimer, de la maladie de Crohn ou d’autres maladies n’a pas encore été prouvée. Les patients examinés étaient déjà malades. Des études à long terme doivent déterminer si des signes visibles de vieillissement apparaissent des années avant le diagnostic.
Il existe également d’autres limites : une grande partie des données initiales proviennent de tissus de personnes décédées. Les hommes étaient représentés environ deux fois plus souvent que les femmes. De plus, il s’agit avant tout d’une analyse transversale. Cela ne peut pas déterminer la cause et l’effet.
La co-auteure Iva Buljan résume les résultats de la recherche : « Nous utilisons le langage du vieillissement tissulaire que nous avons appris à partir des images et le traduisons en quelque chose qui peut être lu à partir d’un échantillon de sang ordinaire. »
En résumé :
- Les organes vieillissent à des rythmes différents : l’âge biologique du cœur, des poumons ou du cerveau peut différer de l’âge d’une personne.
- Les horloges tissulaires basées sur l’IA détectent de telles différences d’âge dans la structure des tissus ; En moyenne, l’erreur d’estimation était d’environ 4,9 ans.
- Les modèles sanguins peuvent fournir des preuves du vieillissement lié aux organes, mais ne constituent pas encore un test clinique ni une méthode éprouvée pour la détection précoce des maladies.
Par Anne Bajrica
L’original de cet article « Les organes vieillissent à des rythmes différents – pourquoi votre corps a plusieurs horloges biologiques » vient de Smart Up News.
