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Le vieillissement est le processus de vieillissement. Le terme se réfère surtout aux êtres humains, à de nombreux animaux et aux champignons, alors que par exemple les bactéries, les plantes vivaces et certains animaux simples sont potentiellement immortels biologiquement. Au sens large, le vieillissement peut se référer à des cellules uniques d’un organisme qui ont cessé de se diviser (sénescence cellulaire) ou à la population d’une espèce (vieillissement de la population).
Chez l’homme, le vieillissement représente l’accumulation des changements chez l’être humain au fil du temps, englobant les changements physiques, psychologiques et sociaux. Le temps de réaction, par exemple, peut ralentir avec l’âge, tandis que la connaissance des événements mondiaux et la sagesse peuvent augmenter. Le vieillissement est l’un des plus grands facteurs de risque connus pour la plupart des maladies humaines : sur les quelque 150 000 personnes qui meurent chaque jour dans le monde, environ deux tiers meurent de causes liées à l’âge.
Les causes du vieillissement sont incertaines ; les théories actuelles sont attribuées au concept de dommage, selon lequel l’accumulation de dommages (comme l’oxydation de l’ADN) peut faire échouer les systèmes biologiques, ou au concept de vieillissement programmé, selon lequel les processus internes (comme la méthylation de l’ADN) peuvent provoquer le vieillissement. Le vieillissement programmé ne doit pas être confondu avec la mort cellulaire programmée (apoptose).
En 1934, on a découvert que la restriction calorique pouvait prolonger la durée de vie de 50 % chez le rat, ce qui a motivé la recherche sur le retardement et la prévention du vieillissement.
Vieillissement contre immortalité
Les êtres humains et les membres d’autres espèces, en particulier les animaux, connaissent nécessairement le vieillissement et la mortalité. Les champignons aussi peuvent vieillir. En revanche, de nombreuses espèces peuvent être considérées comme immortelles : par exemple, la fission bactérienne pour produire des cellules filles, les fraisiers cultivent des stolons pour produire des clones d’eux-mêmes, et les animaux du genre Hydra ont une capacité de régénération qui leur évite de mourir de vieillesse.
Les premières formes de vie sur Terre, qui ont commencé il y a au moins 3,7 milliards d’années, étaient des organismes unicellulaires. Ces organismes (procaryotes, protozoaires, algues) se multiplient par fission en cellules filles ; ils ne vieillissent donc pas et sont naturellement immortels.
Le vieillissement et la mortalité de l’organisme individuel sont devenus possibles avec l’évolution de la reproduction sexuée, qui s’est produite avec l’émergence des royaumes fongiques/animaux il y a environ un milliard d’années, et l’évolution des plantes productrices de graines il y a 320 millions d’années. L’organisme sexuel pourrait désormais transmettre une partie de son matériel génétique pour produire de nouveaux individus et pourrait lui-même devenir jetable pour la survie de son espèce. Cette idée biologique classique a cependant été récemment perturbée par la découverte que la bactérie E. coli peut se diviser en cellules filles distinctes, ce qui ouvre la possibilité théorique de « classes d’âge » entre bactéries.
Même chez l’homme et chez d’autres espèces mortelles, il existe des cellules potentiellement immortelles : les cellules cancéreuses qui ont perdu la capacité de mourir lorsqu’elles sont maintenues dans une culture cellulaire telle que la lignée cellulaire HeLa, et des cellules souches spécifiques comme les cellules germinales (produisant ovules et spermatozoïdes). Dans le clonage artificiel, les cellules adultes peuvent être rajeunies jusqu’au statut embryonnaire, puis utilisées pour faire croître un nouveau tissu ou un nouvel animal sans vieillissement. Les cellules humaines normales meurent cependant après environ 50 divisions cellulaires en culture de laboratoire (la limite de Hayflick, découverte par Leonard Hayflick en 1961).
Effets
Un certain nombre de symptômes caractéristiques du vieillissement sont ressentis par une majorité ou par une proportion significative d’humains au cours de leur vie.
- Les adolescents perdent la capacité du jeune enfant à entendre les sons à haute fréquence au-dessus de 20 kHz.
- Au milieu de la vingtaine, le déclin cognitif commence.
- Les rides se développent principalement en raison du photovieillissement, affectant particulièrement les zones exposées au soleil (visage).
- Après avoir culminé au milieu de la vingtaine, la fécondité féminine diminue.
- Après l’âge de 30 ans, la masse du corps humain diminue jusqu’à 70 ans, puis présente des oscillations amortissantes.
- Les personnes de plus de 35 ans courent un risque accru de perdre de la force dans le muscle ciliaire, ce qui mène à la presbytie, et la plupart des gens éprouvent de la presbytie, une difficulté à se concentrer sur les objets proches, à l’âge de 45 à 50 ans. La cause en est le durcissement de la lentille en diminuant les niveaux de α-cristallin, un processus qui peut être accéléré par des températures plus élevées.
- Vers l’âge de 50 ans, les cheveux grisonnent et la chute des cheveux à l’âge de 50 ans touche environ 30 à 50 % des hommes et un quart des femmes.
- La ménopause survient généralement entre 49 et 52 ans.
- Dans la cohorte des 60-64 ans, l’incidence de l’arthrose atteint 53 %. Toutefois, seulement 20 % déclarent souffrir d’arthrose invalidante à cet âge.
- Près de la moitié des personnes de plus de 75 ans ont une perte auditive (presbyacousie) inhibant la communication orale. De nombreux vertébrés comme les poissons, les oiseaux et les amphibiens ne souffrent pas de presbyacousie à un âge avancé car ils sont capables de régénérer leurs cellules sensorielles cochléaires, alors que les mammifères, y compris les humains, ont génétiquement perdu cette capacité.
- À l’âge de 80 ans, plus de la moitié des Américains ont une cataracte ou ont subi une chirurgie de la cataracte.
- La fragilité, définie comme la perte de masse musculaire et de mobilité, touche 25 % des personnes de plus de 85 ans.
- L’athérosclérose est classée comme une maladie vieillissante. Elle entraîne des maladies cardiovasculaires (par exemple des accidents vasculaires cérébraux et des crises cardiaques), qui sont la cause de décès la plus fréquente dans le monde.
- Des données récentes suggèrent que le risque lié à l’âge d’un plateau mortuaire après l’âge de 105 ans est lié à l’âge. La durée de vie maximale de l’être humain est estimée à 115 ans « dans un avenir prévisible ». L’être humain le plus âgé et le plus fiable est Jeanne Calment, qui serait décédée en 1997 à l’âge de 122 ans, bien que des recherches récentes l’aient contesté.
Age dynamics of the body mass (1, 2) and mass normalized to height (3, 4) of men (1, 3) and women (2, 4).
La démence devient plus fréquente avec l’âge. Environ 3 % des personnes âgées de 65 à 74 ans, 19 % de 75 à 84 ans et près de la moitié des personnes de plus de 85 ans souffrent de démence. Le spectre va de la déficience cognitive légère aux maladies neurodégénératives comme la maladie d’Alzheimer, la maladie vasculaire cérébrale, la maladie de Parkinson et la maladie de Lou Gehrig. En outre, de nombreux types de mémoire diminuent avec l’âge, mais pas la mémoire sémantique ou les connaissances générales comme les définitions du vocabulaire, qui augmentent généralement ou restent stables jusqu’à la fin de l’âge adulte (voir Vieillissement du cerveau). L’intelligence diminue avec l’âge, bien que le taux varie selon le type et puisse en fait demeurer stable tout au long de la majeure partie de la vie, ne diminuant soudainement que vers la fin de la vie des gens. Les variations individuelles du taux de déclin cognitif peuvent donc s’expliquer par le fait que les personnes ont des durées de vie différentes. Il y a des changements dans le cerveau : après 20 ans, la longueur totale des axones myélinisés du cerveau diminue de 10 % chaque décennie.
L’âge peut entraîner une déficience visuelle, ce qui réduit la communication non verbale, ce qui peut mener à l’isolement et à une dépression possible. La dégénérescence maculaire entraîne une perte de vision et augmente avec l’âge, affectant près de 12 % des personnes âgées de plus de 80 ans. Cette dégénérescence est causée par des changements systémiques dans la circulation des déchets et par la croissance de vaisseaux anormaux autour de la rétine.
Comparaison entre un cerveau d’âge normal (à gauche) et un cerveau atteint de la maladie d’Alzheimer (à droite).
On peut faire la distinction entre le « vieillissement proximal » (effets liés à l’âge qui résultent de facteurs récents) et le « vieillissement distal » (différences liées à l’âge qui peuvent être attribuées à une cause dans la vie de la personne, comme la poliomyélite infantile).
Le vieillissement est l’un des plus grands facteurs de risque connus de la plupart des maladies humaines. Sur les quelque 150 000 personnes qui meurent chaque jour dans le monde, les deux tiers environ – 100 000 par jour – meurent de causes liées à l’âge. Dans les pays industrialisés, cette proportion est plus élevée, atteignant 90 %.
Base biologique
À l’heure actuelle, les chercheurs commencent à peine à comprendre les fondements biologiques du vieillissement, même chez des organismes relativement simples et à courte durée de vie comme la levure. On en sait encore moins sur le vieillissement des mammifères, en partie à cause de la vie beaucoup plus longue des petits mammifères comme la souris (environ 3 ans). Un organisme modèle pour l’étude du vieillissement est le nématode C. elegans. Grâce à sa courte durée de vie de 2-3 semaines, notre capacité à effectuer facilement des manipulations génétiques ou à supprimer l’activité des gènes avec interférence ARN, ou autres facteurs. La plupart des mutations et des cibles d’interférence d’ARN connues qui prolongent la durée de vie ont d’abord été découvertes chez C. elegans.
Les facteurs proposés pour influencer le vieillissement biologique se répartissent en deux grandes catégories : les facteurs programmés et les facteurs liés aux dommages. Les facteurs programmés suivent un calendrier biologique, qui pourrait s’inscrire dans la continuité de celui qui régit la croissance et le développement de l’enfant. Cette régulation dépendrait des changements dans l’expression des gènes qui affectent les systèmes responsables de l’entretien, de la réparation et des réponses de défense. Les facteurs liés aux dommages comprennent les agressions internes et environnementales contre les organismes vivants qui provoquent des dommages cumulatifs à divers niveaux. Un troisième concept, nouveau, est que le vieillissement est médiatisé par des cycles vicieux.
Dans une revue détaillée, Lopez-Otin et ses collègues (2013), qui abordent le vieillissement sous l’angle de la théorie des dommages, proposent neuf « caractéristiques » métaboliques du vieillissement chez divers organismes mais surtout chez les mammifères :
- instabilité génomique (mutations accumulées dans l’ADN nucléaire, dans l’ADNmt et dans la lame nucléaire)
- l’attrition des télomères (les auteurs notent que la télomérase artificielle confère l’immortalité non cancéreuse aux cellules autrement mortelles)
- altérations épigénétiques (y compris les schémas de méthylation de l’ADN, la modification post-traductionnelle des histones et le remodelage de la chromatine)
- perte de protéostase (repliement des protéines et protéolyse)
- la détection des nutriments dérégulée (concernant la voie de signalisation de l’hormone de croissance/du facteur de croissance de type insuline 1, qui est la voie de contrôle du vieillissement la mieux conservée de l’évolution et parmi ses cibles figurent les facteurs de transcription FOXO3/Sirtuine et les complexes mTOR, probablement en réponse à la restriction calorique)
- dysfonction mitochondriale (les auteurs soulignent toutefois qu’un lien de causalité entre le vieillissement et l’augmentation de la production mitochondriale d’espèces réactives oxygénées n’est plus soutenu par les recherches récentes)
- la sénescence cellulaire (accumulation de cellules ne se divisant plus dans certains tissus, processus induit notamment par p16INK4a/Rb et p19ARF/p53 pour empêcher la prolifération des cellules cancéreuses)
- l’épuisement des cellules souches
- altération de la communication intercellulaire (comprenant en particulier l’inflammation, mais peut-être aussi d’autres interactions intercellulaires)
Il existe trois principales voies métaboliques qui peuvent influencer le taux de vieillissement :
- la voie FOXO3/Sirtuin, probablement sensible à la restriction calorique
- la voie de signalisation de l’hormone de croissance/du facteur de croissance de type insuline 1
- les niveaux d’activité de la chaîne de transport des électrons dans les mitochondries et (dans les plantes) dans les chloroplastes.
Il est probable que la plupart de ces voies affectent le vieillissement séparément, car les cibler simultanément entraîne une augmentation additive de la durée de vie.
Facteurs programmés
Le taux de vieillissement varie considérablement d’une espèce à l’autre, ce qui, dans une large mesure, est d’origine génétique. Par exemple, de nombreuses plantes vivaces allant des fraisiers et des pommes de terre aux saules produisent généralement des clones d’eux-mêmes par reproduction végétative et sont donc potentiellement immortelles, tandis que des plantes annuelles comme le blé et les pastèques meurent chaque année et se reproduisent par reproduction sexuelle. En 2008, on a découvert que l’inactivation de seulement deux gènes dans la plante annuelle Arabidopsis thaliana conduit à sa conversion en une plante vivace potentiellement immortelle. Les plus vieux animaux connus à ce jour sont des éponges antarctiques âgées de 15 000 ans, qui peuvent se reproduire sexuellement et cloniquement.
Mis à part l’immortalité clonale, il y a certaines espèces dont l’espérance de vie individuelle se distingue parmi les formes de vie de la Terre, y compris le pin sylvestre à 5062 ans ou 5067 ans, les invertébrés comme la mye dure (appelée quahog en Nouvelle Angleterre) à 508 ans, le requin du Groenland à 400 ans, divers vers à tube des fonds marins à 300 ans, des poissons comme l’esturgeon et le sébaste, et l’anémone marine et la langoustine. On dit parfois que ces organismes présentent une sénescence négligeable. L’aspect génétique a également été démontré dans des études de centenaires humains.
En laboratoire, les chercheurs ont démontré que certaines altérations de gènes spécifiques peuvent prolonger considérablement la durée de vie des levures et des ascaris, moins chez les mouches des fruits et moins encore chez les souris. Certains des gènes ciblés ont des homologues d’une espèce à l’autre et, dans certains cas, ont été associés à la longévité humaine. Des études menées par Becca Levy, professeure agrégée d’épidémiologie et de psychologie à la Yale School of Public Health, ont révélé que des croyances positives sur le vieillissement peuvent aussi prolonger la durée de vie.
- Méthylation de l’ADN : Le fort effet de l’âge sur les niveaux de méthylation de l’ADN est connu depuis la fin des années 1960. Horvath a émis l’hypothèse que l’âge de méthylation de l’ADN mesure l’effet cumulatif d’un système d’entretien épigénétique mais les détails sont inconnus. L’âge de méthylation de l’ADN du sang prédit la mortalité toutes causes confondues à un âge avancé. De plus, les souris prématurément âgées peuvent être rajeunies et leur durée de vie prolongée de 30 % en « réinitialisant » partiellement le modèle de méthylation dans leurs cellules (une réinitialisation complète entraîne la formation de cellules cancéreuses immortelles indésirables). Cette remise à l’état juvénile a été réalisée expérimentalement en 2016 en activant les quatre facteurs de transcription de l’ADN Yamanaka – Sox2, Oct4, Klf4 et c-Myc (qui ont été utilisés auparavant pour produire des jeunes animaux à partir de cellules cutanées adultes clonées).
- Cellules sénescentes : la plupart des cellules dont l’ADN est endommagé et qui ne peuvent être réparées font de l’apoptose, mais certaines cellules ne le font pas. Ces cellules sont liées à de nombreuses maladies comme l’insuffisance rénale et le diabète. En 2016, dans une étude, l’élimination de ces cellules chez la souris a prolongé leur durée de vie de 20 à 30 %. Une autre étude montre que ce problème est lié à la p16INK4a et β-galactosidase. Des résultats significatifs ont été obtenus par certaines entreprises pour allonger la durée de vie des souris en se concentrant sur les cellules sénescentes.
- Une variation du gène FOXO3A a un effet positif sur l’espérance de vie des humains et se retrouve beaucoup plus souvent chez les personnes vivant jusqu’à 100 ans et plus – ce qui semble d’ailleurs être le cas dans le monde. FOXO3A agit sur la famille des gènes sirtuines qui ont également un effet significatif sur la durée de vie des levures et des nématodes. La sirtuine inhibe à son tour mTOR.
- La restriction calorique entraîne un allongement de la durée de vie chez diverses espèces, un effet qui n’est pas clair, mais qui est probablement médié par la fonction de détection des nutriments de la voie mTOR.
- mTOR, une protéine qui inhibe l’autophagie, a été liée au vieillissement par la voie de signalisation de l’insuline. mTOR fonctionne grâce à des indices de nutriments et de croissance qui amènent les scientifiques à croire que les restrictions alimentaires et mTOR sont liées en termes de longévité. Lorsque les organismes limitent leur régime alimentaire, l’activité de mTOR est réduite, ce qui permet un niveau accru d’autophagie. Cela permet de recycler les pièces de cellules anciennes ou endommagées, ce qui augmente la longévité et diminue les risques d’obésité. On pense que cela préviendrait les pics de concentration de glucose dans le sang, ce qui entraînerait une diminution de la signalisation de l’insuline. Ceci a également été lié à une activation mTOR moindre. Par conséquent, la longévité a été liée à la restriction calorique et à l’inhibition de la sensibilité à l’insuline qui inhibent le mTOR, ce qui permet à son tour à l’autophagie de se produire plus fréquemment. Il se peut que l’inhibition de mTOR et l’autophagie réduisent les effets des espèces réactives de l’oxygène sur l’organisme, qui endommagent l’ADN et d’autres matières organiques, ce qui augmente la longévité. À l’appui de cette affirmation, on a observé que plusieurs soi-disant remèdes anti-âge comme la rapamycine, la metformine, la berbérine, le 2-désoxyglucose, la vitamine D3, l’aspirine et le resvératrol suppriment la signalisation mTOR et réduisent simultanément le niveau constitutif des dommages oxydants de l’ADN induits par les oxydants endogènes ainsi qu’augmentent le taux de l’autophagie
- Une diminution de la voie de signalisation de l’hormone de croissance/du facteur de croissance 1 de type insuline a été associée à une augmentation de la durée de vie de divers organismes, dont les mouches des fruits, les nématodes et les souris. Le mécanisme précis par lequel la diminution de la signalisation GH/IGF-1 augmente la longévité est inconnu, mais diverses souches de souris présentant une diminution de la signalisation GH et/ou IGF-1 partagent un phénotype similaire qui comprend une sensibilité accrue à l’insuline, une résistance accrue au stress et une protection contre la carcinogenèse. Les souches de souris étudiées présentant une diminution de la signalisation GH ont montré une longévité accrue de 20 % à 68 %, et les souches de souris présentant une diminution de la signalisation induite par l’IGF-1 ont révélé une augmentation de 19 à 33 % de la durée de vie comparativement aux souris témoins.
- La surexpression du gène Ras2 augmente la durée de vie de la levure de 30%. Un mutant de levure dépourvu des gènes SCH9 et RAS1 a récemment été démontré comme ayant une durée de vie dix fois plus longue dans des conditions de restriction calorique et est la plus grande augmentation obtenue dans tout organisme.
- Télomères : Chez l’homme et d’autres animaux, la sénescence cellulaire a été attribuée au raccourcissement des télomères à chaque division cellulaire ; lorsque les télomères deviennent trop courts, les cellules sénescendent et meurent ou cessent de se multiplier. La longueur des télomères est donc l' »horloge moléculaire », prédite par Hayflick. Cependant, la longueur des télomères chez les souches de souris sauvages n’est pas liée à la durée de vie, et les souris dépourvues de l’enzyme télomérase n’ont pas une durée de vie considérablement réduite. Les télomères des souris de laboratoire sont beaucoup plus longs que ceux des humains. Une autre mise en garde est qu’une étude qui a suivi près de 1000 humains pendant dix ans a montré que si certains humains raccourcissent leurs télomères avec le temps, un tiers des participants ne le faisaient pas.
- Théories évolutionnaires du vieillissement : Beaucoup ont fait valoir que la durée de vie, comme d’autres phénotypes, est choisie. Les caractères qui favorisent la survie et la reproduction précoces seront sélectionnés même s’ils contribuent à un décès précoce. Un tel effet génétique s’appelle l’effet pléiotrope antagoniste lorsqu’il se réfère à un gène (la pléiotrope signifie que le gène a une double fonction – permettre la reproduction à un jeune âge mais coûter à l’organisme l’espérance de vie à un âge avancé) et s’appelle l’effet soma jetable lorsqu’il se rapporte à un programme génétique entier (l’organisme détournant des ressources limitées de la conservation à la reproduction). Les mécanismes biologiques qui régulent la durée de vie ont évolué il y a plusieurs centaines de millions d’années.
- Certaines preuves sont fournies par des cultures bactériennes privées d’oxygène.
- La théorie expliquerait pourquoi la maladie autosomique dominante, la maladie de Huntington, peut persister même si elle est inexorablement mortelle. En outre, il a été suggéré que certaines des variantes génétiques qui augmentent la fertilité chez les jeunes augmentent le risque de cancer chez les personnes âgées. De telles variantes apparaissent dans les gènes p53 et BRCA1.
- La théorie du cycle reproductif cellulaire soutient que le vieillissement est régulé spécifiquement par les hormones reproductives qui agissent de manière pléiotrope antagoniste par la signalisation du cycle cellulaire, favorisant la croissance et le développement tôt dans la vie pour atteindre la reproduction, mais devenant dysrégulées plus tard dans la vie, entraînant la sénescence (dyose) dans une tentative futile pour maintenir la capacité reproductive. La dyscrasie endocrinienne qui suit la perte des follicules à la ménopause et la perte des cellules de Leydig et de Sertoli pendant l’andropause entraînent une signalisation du cycle cellulaire aberrant qui entraîne la mort et le dysfonctionnement cellulaire, le dysfonctionnement tissulaire (maladie) et finalement la mort. De plus, les hormones qui régulent la reproduction régulent également le métabolisme cellulaire, ce qui explique l’augmentation des dépôts graisseux pendant la grossesse jusqu’au dépôt de l’adiposité centralisée avec la dysrégulation de l’axe HPG après la ménopause et pendant l’andropause (Atwood et Bowen, 2006). Cette théorie, qui a introduit une nouvelle définition du vieillissement, a facilité la conceptualisation du pourquoi et du comment du vieillissement aux niveaux évolutif, physiologique et moléculaire.
- L’auto-immunité : L’idée que le vieillissement résulte d’une augmentation des auto-anticorps qui attaquent les tissus de l’organisme. Un certain nombre de maladies associées au vieillissement, comme la gastrite atrophique et la thyroïdite de Hashimoto, sont probablement auto-immunes de cette façon. Cependant, bien que l’inflammation soit très évidente chez les vieux mammifères, même les souris complètement immunodéficientes élevées dans des conditions de laboratoire exemptes d’agents pathogènes continuent de présenter une sénescence.
Une femme somalienne âgée
- L’équilibre cellulaire entre la production et la consommation d’énergie (homéostasie énergétique) nécessite une régulation stricte pendant le vieillissement. En 2011, il a été démontré que les taux d’acétylation de la protéine kinase activée par l’AMP changent avec l’âge dans la levure et que la prévention de ce changement ralentit le vieillissement des levures.
- Le vieillissement cutané est causé en partie par le TGF-β, qui réduit la graisse sous-cutanée qui donne à la peau un aspect et une texture agréables. TGF-β fait ceci en bloquant la conversion des fibroblastes dermiques en cellules graisseuses ; avec moins de cellules graisseuses en dessous pour fournir un soutien, la peau devient flasque et ridée. La graisse sous-cutanée produit également de la cathelicidine, un peptide qui combat les infections bactériennes.
Facteurs liés aux dommages
- La théorie de l’endommagement de l’ADN du vieillissement : Les lésions de l’ADN sont considérées comme la base commune du cancer et du vieillissement, et il a été avancé que les causes intrinsèques des lésions de l’ADN sont les facteurs les plus importants du vieillissement. Les dommages génétiques (altérations structurelles aberrantes de l’ADN), les mutations (changements dans la séquence de l’ADN) et les épimutations (méthylation des régions promotrices de gènes ou modifications de l’échafaudage de l’ADN qui régulent l’expression génétique) peuvent causer une expression génétique anormale. L’endommagement de l’ADN fait que les cellules cessent de se diviser ou provoque l’apoptose, ce qui affecte souvent les pools de cellules souches et entrave donc la régénération. Cependant, des études menées sur des souris tout au long de leur vie suggèrent que la plupart des mutations surviennent au cours du développement embryonnaire et infantile, lorsque les cellules se divisent souvent, car chaque division cellulaire est une occasion d’erreurs de réplication de l’ADN.
- Instabilité génétique : Dans les cellules du muscle cardiaque, les chiens perdent annuellement environ 3,3 % de l’ADN des cellules du muscle cardiaque, tandis que les humains perdent environ 0,6 % de l’ADN de leur muscle cardiaque chaque année. Ces chiffres sont proches du rapport des longévités maximales des deux espèces (120 ans contre 20 ans, soit un rapport 6/1). Le pourcentage comparatif est également similaire entre le chien et l’humain pour la perte annuelle d’ADN dans le cerveau et les lymphocytes. Comme l’affirme l’auteur principal, Bernard L. Strehler, « … les dommages génétiques (en particulier la perte de gènes) sont presque certainement (ou probablement) la cause centrale du vieillissement « .
- Accumulation de déchets:
- Une accumulation de déchets dans les cellules interfère vraisemblablement avec le métabolisme. Par exemple, un déchet appelé lipofuscine est formé par une réaction complexe dans les cellules qui lie la graisse aux protéines. Ces déchets s’accumulent dans les cellules sous forme de petits granules, dont la taille augmente avec l’âge.
- Le signe distinctif du vieillissement des cellules de levure semble être la surproduction de certaines protéines.
- L’induction d’autophagie peut améliorer la clairance des déchets intracellulaires toxiques associés aux maladies neurodégénératives et il a été démontré de façon exhaustive qu’elle améliore la durée de vie des levures, vers, mouches, rongeurs et primates. Cependant, la situation a été compliquée par l’identification du fait que la régulation à la hausse de l’autophagie peut également se produire pendant le vieillissement. L’autophagie est renforcée chez les souris obèses par la restriction calorique, l’exercice et un régime pauvre en graisses (mais chez ces souris, elle n’est évidemment pas liée à l’activation de la protéine kinase activée par l’AMP).
- Théorie de l’usure et de la déchirure : L’idée très générale que les changements associés au vieillissement sont le résultat d’un dommage accidentel qui s’accumule avec le temps.
- Accumulation d’erreurs : L’idée que le vieillissement résulte d’événements fortuits qui échappent aux mécanismes de lecture des épreuves, ce qui endommage progressivement le code génétique.
- La réticulation : L’idée que le vieillissement résulte de l’accumulation de composés réticulés qui interfèrent avec le fonctionnement normal des cellules.
- Des études sur des souris mutatrices de l’ADNmt ont montré que des niveaux accrus de mutations somatiques de l’ADNmt peuvent directement provoquer une variété de phénotypes de vieillissement. Les auteurs proposent que les mutations de l’ADNmt conduisent à une déficience de la chaîne respiratoire des cellules et donc à l’apoptose et à la perte de cellules. Ils mettent toutefois en doute expérimentalement l’hypothèse commune selon laquelle les mutations et les dysfonctionnements mitochondriaux conduisent à une génération accrue d’espèces réactives de l’oxygène (ROS).
- Théorie des radicaux libres : Les dommages causés par les radicaux libres, ou plus généralement par les espèces réactives de l’oxygène ou le stress oxydatif, créent des dommages qui peuvent donner lieu à des symptômes que nous reconnaissons comme le vieillissement.le groupe de Michael Ristow a démontré que l’effet de la restriction calorique peut être dû à une formation accrue de radicaux libres dans les mitochondries, provoquant une induction secondaire de la capacité de défense antioxydante accrue.
- Théorie mitochondriale du vieillissement : les radicaux libres produits par l’activité mitochondriale endommagent les composants cellulaires, entraînant le vieillissement.
- Oxydation de l’ADN et restriction calorique : La restriction calorique réduit les dommages causés par l’ADN 8-OH-dG dans les organes des rats et des souris vieillissants. Ainsi, la réduction des dommages oxydatifs de l’ADN est associée à un taux de vieillissement plus lent et à une durée de vie plus longue.
Prévention et retard
Style de vie
La restriction calorique affecte considérablement la durée de vie de nombreux animaux, y compris la capacité de retarder ou de prévenir de nombreuses maladies liées à l’âge. Typiquement, cela implique un apport calorique de 60 à 70 % de ce qu’un animal ad libitum consommerait, tout en maintenant un apport nutritionnel adéquat. Chez les rongeurs, il a été démontré que cela augmente la durée de vie jusqu’à 50 % ; des effets similaires se produisent chez la levure et la drosophile. Il n’existe pas de données sur la durée de vie des êtres humains qui suivent un régime hypocalorique, mais plusieurs rapports appuient la protection contre les maladies liées à l’âge. Deux grandes études en cours sur les singes rhésus ont d’abord révélé des résultats disparates ; tandis qu’une étude de l’Université du Wisconsin a montré que la restriction calorique prolonge la durée de vie, la seconde étude du National Institute on Aging (NIA) n’a constaté aucun effet de la restriction calorique sur la longévité. Les deux études ont néanmoins montré une amélioration d’un certain nombre de paramètres de santé. En dépit d’un apport calorique tout aussi faible, la composition du régime alimentaire différait entre les deux études (notamment une teneur élevée en saccharose dans l’étude du Wisconsin), et les singes ont des origines différentes (Inde, Chine), ce qui suggère initialement que la génétique et la composition alimentaire, et non seulement une diminution des calories, sont des facteurs de longévité. Cependant, dans une analyse comparative effectuée en 2014, les chercheurs du Wisconsin ont constaté que les singes témoins de la NIA qui ne seraient pas affamés présentent en fait une insuffisance pondérale modérée par rapport aux autres populations de singes, et ont fait valoir que cela était dû au protocole d’alimentation répartie de la NIA, contrairement au protocole alimentaire vraiment sans restriction à volonté du Wisconsin. Ils concluent qu’une restriction calorique modérée plutôt qu’une restriction calorique extrême est suffisante pour produire les bienfaits observés sur la santé et la longévité chez les singes rhésus étudiés.
Dans son livre How and Why We Age, Hayflick dit que la restriction calorique peut ne pas être efficace chez les humains, citant des données de l’Étude longitudinale sur le vieillissement de Baltimore qui montre qu’être mince ne favorise pas la longévité[besoin de citation pour vérifier] De même, on prétend parfois que l’obésité modérée en vieillissant peut améliorer la survie, mais des recherches récentes ont identifié des facteurs confusionnels tels que la perte de poids due aux maladies incurables. Une fois ces facteurs pris en compte, le poids corporel optimal au-dessus de 65 ans correspond à un indice de masse corporelle plus maigre de 23 à 27.
Alternativement, les avantages de la restriction diététique peuvent également être trouvés en changeant le profil macro nutritif pour réduire l’apport en protéines sans aucun changement au niveau calorique, résultant en des augmentations similaires de la longévité. La restriction protéique alimentaire inhibe non seulement l’activité du mTOR mais aussi celle de l’IGF-1, deux mécanismes impliqués dans le vieillissement. Plus précisément, la réduction de l’apport en leucine est suffisante pour inhiber l’activité du mTOR, ce qui est réalisable en réduisant la consommation de nourriture animale.
Le régime méditerranéen est crédité d’avoir réduit le risque de maladies cardiaques et de mort prématurée. Les principaux facteurs contribuant à la réduction du risque de mortalité semblent être une consommation accrue de légumes, de poisson, de fruits, de noix et d’acides gras monoinsaturés, c’est-à-dire d’huile d’olive.
La quantité de sommeil a un impact sur la mortalité. Les personnes qui vivent le plus longtemps déclarent dormir de six à sept heures par nuit. Le manque de sommeil (<5 heures) fait plus que doubler le risque de décès attribuable aux maladies cardiovasculaires, mais trop de sommeil (>9 heures) est associé à un doublement du risque de décès, mais pas principalement attribuable aux maladies cardiovasculaires. Le fait de dormir plus de 7 à 8 heures par jour a toujours été associé à une augmentation de la mortalité, bien que la cause en soit probablement d’autres facteurs tels que la dépression et le statut socioéconomique, qui seraient statistiquement corrélés. La surveillance du sommeil des tribus de chasseurs-cueilleurs d’Afrique et d’Amérique du Sud a montré des schémas de sommeil similaires sur les continents : leur durée moyenne de sommeil est de 6,4 heures (avec une différence été/hiver de 1 heure), les siestes de l’après-midi (siestas) sont rares et l’insomnie très rare (10 fois moins que dans les sociétés industrielles).
L’exercice physique peut augmenter l’espérance de vie. Les personnes qui font de l’exercice physique à des niveaux modérés à élevés ont un taux de mortalité inférieur à celui des personnes qui ne sont pas physiquement actives. Des niveaux modérés d’exercice physique ont été corrélés à la prévention du vieillissement et à l’amélioration de la qualité de vie en réduisant le potentiel inflammatoire. La majorité des bienfaits de l’exercice sont obtenus avec environ 3500 minutes métaboliques équivalentes (MET) par semaine. Par exemple, monter les escaliers pendant 10 minutes, passer l’aspirateur pendant 15 minutes, jardiner pendant 20 minutes, courir pendant 20 minutes et marcher ou faire de la bicyclette pendant 25 minutes sur une base quotidienne permettrait d’obtenir ensemble environ 3000 minutes MET par semaine.
L’évitement du stress chronique (par opposition au stress aigu) est associé à une perte plus lente des télomères dans la plupart des études, mais pas toutes, et à une diminution des taux de cortisol. Un taux de cortisol chroniquement élevé compromet le système immunitaire, cause des dommages cardiaques/artériosclérose et est associé au vieillissement du visage, ce dernier étant à son tour un marqueur de morbidité et de mortalité accrues. Une méta-analyse montre que la solitude comporte un risque de mortalité plus élevé que le tabagisme. Le stress peut être combattu par le lien social, la spiritualité et (pour les hommes plus clairement que pour les femmes) la vie conjugale, qui sont tous associés à la longévité.
Intervention médicale
Il a été démontré que les médicaments et les interventions suivants retardent ou inversent les effets biologiques du vieillissement chez les modèles animaux, mais il n’a pas encore été prouvé qu’ils le fassent chez les humains.
Les données chez les animaux et les humains suggèrent que le resvératrol pourrait être un mimétique de restriction calorique.
En 2015, lametformine était à l’étude pour son effet potentiel sur le ralentissement du vieillissement chez le ver C. elegans et le grillon. Son effet sur des humains par ailleurs en bonne santé est inconnu.
En 2006, Powers et coll. ont démontré pour la première fois que la rapamycine prolongeait la durée de vie des eucaryotes. Ils ont démontré un effet dose-réactif de la rapamycine sur la prolongation de la durée de vie des cellules de levure. Dans une étude réalisée en 2009, la durée de vie des souris ayant reçu de la rapamycine a augmenté de 28 à 38 % depuis le début du traitement, soit de 9 à 14 % au total de la durée de vie maximale. Il convient de noter en particulier que le traitement a commencé chez des souris âgées de 20 mois, soit l’équivalent de 60 années humaines. Il a été démontré par la suite que la rapamycine prolonge la durée de vie de la souris dans plusieurs expériences distinctes, et elle est actuellement testée à cette fin chez des primates non humains (le singe marmouset).
Le généticien du cancer Ronald A. DePinho et ses collègues ont publié des travaux de recherche sur des souris dont l’activité télomérase a d’abord été génétiquement éliminée. Puis, après un vieillissement prématuré, les souris ont restauré l’activité de la télomérase en réactivant le gène de la télomérase. Par conséquent, les souris ont été rajeunies : Les testicules échaudés sont redevenus normaux et les animaux ont retrouvé leur fertilité. D’autres organes, comme la rate, le foie, les intestins et le cerveau, ont récupéré de leur état dégénéré. « Cette découverte] offre la possibilité de ralentir le vieillissement humain normal en réveillant l’enzyme dans les cellules où elle a cessé de fonctionner « , explique Ronald DePinho. Cependant, l’activation de la télomérase chez l’homme pourrait potentiellement favoriser la croissance des tumeurs.
Les interventions génétiques les plus connues chez C. elegans augmentent la durée de vie de 1,5 à 2,5 fois. Depuis 2009, le record d’allongement de la durée de vie chez C. elegans est une mutation monogénique qui multiplie par dix la survie des adultes. La forte conservation de certains des mécanismes du vieillissement découverts dans les organismes modèles implique qu’ils peuvent être utiles à l’amélioration de la survie humaine. Cependant, les avantages peuvent ne pas être proportionnels ; les gains de longévité sont généralement plus importants chez C. elegans que chez les mouches des fruits, et plus importants chez les mouches des fruits que chez les mammifères. Cela s’explique en partie par le fait que les mammifères, dont la durée de vie est beaucoup plus longue, possèdent déjà de nombreux traits qui favorisent la longévité.
Projets de recherche et prix
Certains efforts de recherche visent à ralentir le vieillissement et à prolonger la durée de vie en santé. En 1993, la Yale Health and Aging Study, également connue sous le nom de Yale Health and Aging Study, a montré l’importance de l’activité physique et s’est opposée aux stéréotypes négatifs concernant la vieillesse.
Le US National Institute on Aging finance actuellement un programme de tests d’intervention dans le cadre duquel les chercheurs désignent des composés (fondés sur des théories spécifiques du vieillissement moléculaire) dont les effets sur la durée de vie et les biomarqueurs liés à l’âge seront évalués chez des souris non élevées. Les essais antérieurs liés à l’âge chez les mammifères se sont révélés en grande partie irréproductibles, en raison du petit nombre d’animaux et du laxisme des conditions d’élevage des souris. Le programme de tests d’intervention vise à remédier à ce problème en menant des expériences parallèles dans trois centres de vieillissement de souris internationalement reconnus, le Barshop Institute de l’UTHSCSA, l’Université du Michigan à Ann Arbor et le Jackson Laboratory.
Plusieurs entreprises et organisations, telles que Google Calico, Human Longevity, Craig Venter, Gero,SENS Research Foundation, et Science for Life Extension en Russie, ont déclaré comme objectif l’arrêt ou le report du vieillissement.
Il existe des prix pour prolonger la durée de vie et ralentir le vieillissement des mammifères. La Fondation Methuselah offre le Prix M. Récemment, le prix Palo Alto Longévité d’un million de dollars a été lancé. Il s’agit d’un prix d’encouragement à la recherche visant à encourager les équipes du monde entier à participer à une compétition dans le but de « pirater le code » qui régit notre santé et notre espérance de vie. Elle a été fondée par Joon Yun.
Société et culture
Différentes cultures expriment l’âge de différentes manières. L’âge d’un être humain adulte se mesure généralement en années entières depuis le jour de sa naissance. Les divisions arbitraires établies pour marquer les périodes de la vie peuvent inclure : juvénile (via la petite enfance, l’enfance, la préadolescence, l’adolescence), début de l’âge adulte, milieu de l’âge adulte et fin de l’âge adulte. Les termes plus occasionnels peuvent inclure « adolescents », « préadolescents », « dans la vingtaine », « dans la trentaine », etc. ainsi que « denarian », « vicenarian », « tricenarian », « quadragenarian », etc.
La plupart des systèmes juridiques définissent un âge précis pour le moment où une personne est autorisée ou obligée d’exercer des activités particulières. Ces spécifications d’âge comprennent l’âge de vote, l’âge de consommation, l’âge du consentement, l’âge de la majorité, l’âge de la responsabilité criminelle, l’âge du mariage, l’âge de la candidature et l’âge de la retraite obligatoire. L’admission à un film, par exemple, peut dépendre de l’âge selon le système de classification des films. Un tarif d’autobus peut être réduit pour les jeunes et les moins jeunes. Chaque nation, gouvernement et organisation non gouvernementale a des façons différentes de classer l’âge. En d’autres termes, le vieillissement chronologique peut être distingué du « vieillissement social » (les attentes culturelles de l’âge sur la façon dont les gens devraient agir en vieillissant) et du « vieillissement biologique » (l’état physique d’un organisme en vieillissant).
L’âgisme a coûté aux États-Unis 63 milliards de dollars en un an, selon une étude de la Yale School of Public Health. Dans un rapport du FNUAP sur le vieillissement au XXIe siècle, il soulignait la nécessité de « développer une nouvelle culture du vieillissement fondée sur les droits et de faire évoluer les mentalités et les attitudes de la société à l’égard des personnes âgées, des assistés sociaux aux membres actifs et actifs de la société ». Le FNUAP a déclaré que cela « nécessite, entre autres, d’œuvrer à l’élaboration d’instruments internationaux relatifs aux droits de l’homme et à leur traduction dans les lois et règlements nationaux et des mesures positives qui luttent contre la discrimination fondée sur l’âge et reconnaissent les personnes âgées comme sujets autonomes ». La participation des personnes âgées à la musique contribue au maintien des relations interpersonnelles et à la promotion d’un vieillissement réussi. En même temps, les personnes âgées peuvent apporter une contribution à la société, notamment en prodiguant des soins et en faisant du bénévolat. Par exemple, » Une étude sur les migrants boliviens qui[avaient] déménagé en Espagne a révélé que 69 % d’entre eux laissaient leurs enfants à la maison, généralement avec leurs grands-parents. En Chine rurale, les grands-parents s’occupent de 38 % des enfants de moins de cinq ans dont les parents sont partis travailler dans les villes. »
Sociologie
Dans le domaine de la sociologie et de la santé mentale, le vieillissement est considéré sous cinq angles différents : le vieillissement en tant que maturité, le vieillissement en tant que déclin, le vieillissement en tant qu’événement du cycle de vie, le vieillissement en tant que génération et la survie. Les corrélations positives avec le vieillissement comprennent souvent l’économie, l’emploi, le mariage, les enfants, l’éducation et le sentiment de contrôle, ainsi que bien d’autres, car on reconnaît que les ressources et les réserves peuvent influencer différemment le vieillissement. Les sciences sociales du vieillissement comprennent la théorie du désengagement, la théorie de l’activité, la théorie de la sélectivité et la théorie de la continuité. La retraite, une transition fréquente pour les personnes âgées, peut avoir des conséquences à la fois positives et négatives. Comme les cyborgs sont actuellement à la hausse, certains théoriciens soutiennent qu’il est nécessaire d’élaborer de nouvelles définitions du vieillissement et, par exemple, une définition bio-techno-sociale du vieillissement a été proposée.
On se demande actuellement si la poursuite de la longévité et le report de la sénescence sont des objectifs de soins de santé rentables compte tenu des ressources limitées en matière de soins de santé. En raison des infirmités accumulées de la vieillesse, le bioéthicien Ezekiel Emanuel, estime que la poursuite de la longévité par la compression de l’hypothèse de morbidité est un « fantasme » et que la vie humaine ne vaut pas la peine d’être vécue après 75 ans ; la longévité ne devrait donc pas être un objectif de la politique sanitaire. Cet avis a été contesté par le neurochirurgien et éthicien médical Miguel Faria, qui affirme que la vie peut valoir la peine d’être vécue pendant la vieillesse et que la longévité doit être poursuivie en association avec l’atteinte de la qualité de vie. Faria affirme que le report de la sénescence ainsi que le bonheur et la sagesse peuvent être atteints dans la vieillesse chez une grande partie de ceux qui mènent un mode de vie sain et restent intellectuellement actifs.
Demande de soins de santé
Avec l’âge, des changements biologiques inévitables se produisent qui augmentent le risque de maladie et d’invalidité. C’est ce que déclare le FNUAP,
« Une approche des soins de santé fondée sur le cycle de vie – une approche qui commence tôt, se poursuit tout au long de la vie reproductive et dure jusqu’à un âge avancé – est essentielle pour le bien-être physique et émotionnel des personnes âgées et, de fait, de toutes les personnes. Les politiques et programmes publics devraient en outre répondre aux besoins des personnes âgées appauvries qui n’ont pas les moyens de se faire soigner. »
De nombreuses sociétés d’Europe occidentale et du Japon ont une population vieillissante. Bien que les effets sur la société soient complexes, on s’inquiète des répercussions sur la demande de soins de santé. Le grand nombre d’interventions spécifiques suggérées dans la littérature pour faire face à l’augmentation attendue de la demande de soins de longue durée dans les sociétés vieillissantes peut être organisé sous quatre rubriques : améliorer la performance du système ; repenser la prestation des services ; soutenir les aidants naturels ; et modifier les paramètres démographiques.
Toutefois, la croissance annuelle des dépenses nationales de santé n’est pas principalement due à l’augmentation de la demande des populations vieillissantes, mais plutôt à l’augmentation des revenus, aux nouvelles technologies médicales coûteuses, à la pénurie de personnel soignant et aux asymétries d’information entre prestataires et patients. Un certain nombre de problèmes de santé deviennent plus répandus à mesure que les gens vieillissent. Il s’agit notamment des problèmes de santé mentale ainsi que des problèmes de santé physique, en particulier la démence.
On estime que le vieillissement de la population n’explique que 0,2 point de pourcentage du taux de croissance annuel des dépenses médicales, qui est de 4,3% depuis 1970. De plus, certaines réformes du régime d’assurance-maladie aux États-Unis ont réduit de 12,5 % par année, entre 1996 et 2000, les dépenses des personnes âgées en soins de santé à domicile.
Autoperception du vieillissement
L’auto-perception positive de la santé a été corrélée à une amélioration du bien-être et à une réduction de la mortalité chez les personnes âgées. Diverses raisons ont été avancées pour justifier cette association ; les personnes objectivement en bonne santé peuvent naturellement mieux évaluer leur santé que leurs homologues malades, bien que ce lien ait été observé même dans des études qui ont contrôlé leur statut socio-économique, leur fonctionnement psychologique et leur état de santé. Cette constatation est généralement plus forte chez les hommes que chez les femmes, bien que cette relation ne soit pas universelle dans toutes les études et ne soit vraie que dans certaines circonstances.
Avec l’âge, la santé subjective reste relativement stable, même si la santé objective se détériore. En fait, la santé perçue s’améliore avec l’âge lorsque la santé objective est contrôlée dans l’équation. Ce phénomène est connu sous le nom de « paradoxe du vieillissement ». Cela peut être le résultat d’une comparaison sociale ; par exemple, plus les personnes âgées reçoivent, plus elles peuvent se considérer en meilleure santé que leurs pairs du même âge. Les personnes âgées associent souvent leur déclin fonctionnel et physique au processus normal du vieillissement.
Vieillissement réussi
Le concept de vieillissement réussi remonte aux années 1950 et a été popularisé dans les années 1980. Les définitions traditionnelles du vieillissement réussi ont mis l’accent sur l’absence de handicaps physiques et cognitifs. Dans leur article de 1987, Rowe et Kahn décrivent le vieillissement réussi comme comportant trois composantes : a) l’absence de maladie et de handicap, b) un fonctionnement cognitif et physique élevé, et c) un engagement social et productif.
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