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Comprendre les effets du vieillissement à toutes les échelles chez l’homme et les mammifères

Publié le Communiqués de presse

Le vieillissement est associé à des modifications biologiques affectant progressivement toutes nos capacités physiques ou cognitives et toutes nos fonctions physiologiques. La perte de ces capacités est ainsi considérée, depuis peu, comme un marqueur du vieillissement. Le sujet a généré de nombreux résultats dans le cadre d'études scientifiques chez l'homme et l’animal.


Cependant, ces études soulèvent trois problèmes :
1°) Le manque de connaissances sur les changements liés à l’âge au cours d’une vie entière conduit à des cohortes insuffisamment représentatives, limitant les études ontologiques ;
2°) des lacunes méthodologiques dans la modélisation et la formalisation des effets de l'âge dans les études portant sur les capacités, telles qu’appréhendées par la mesure des baisses de performance d’organes ou la réduction des grandes fonctions du vivant (respiration, circulation, cognition, etc.) ;
3°)  les méthodes actuelles sont principalement descriptives et leurs approches mathématiques ou statistiques ne reposent sur aucune hypothèse biologique.


Dans ce nouveau travail, Geoffroy Berthelot, au sein d’une équipe multidisciplinaire constituée de chercheurs de l’IRMES à l’INSEP, de l’Université Paris Descartes, du Conservatoire National des Arts et Métiers, du laboratoire Matière et Systèmes Complexes de l’Université Paris Diderot, de l’Ecole Normale Supérieure de Lyon, du Muséum National d’Histoire Naturelle, de l’Université de Washington (USA) et de l’Hôtel-Dieu AP-HP, dirigée par Jean-François Toussaint, étudie les modifications des performances physiques maximales liées à l’âge d’un point de vue théorique et empirique.
Le développement d’un modèle correspondant aux phénomènes observés au niveau cellulaire, et fondé sur des critères vérifiables à ces échelles, permet de décrire précisément la dynamique des performances maximales au cours du vieillissement.


Le modèle est validé sur 21 séries chronologiques uniques, comprenant plus de 100 000 performances physiques archivées au cours d’événements sportifs élites (du 100m au marathon), près de 80 000 performances réalisées au cours de deux tâches cognitives (jeu d’échecs et reconnaissance des expressions faciales) et plus de 43 000 performances physiques dans quatre autres espèces de mammifères (souris, microcèbe, lévrier et pur-sang).


Cette étude originale montre que, quelle que soit la fonction ou l’espèce étudiées, l'âge où s’établit la performance la plus élevée survient à 20,4 ± 6,7% de la durée de vie, soit constamment au cours du premier tiers de celle-ci. Pour une même fonction (tel est le cas de la vitesse de déplacement), certaines espèces atteignent leur âge de performance maximale à un stade plus précoce, alors que d'autres nécessitent une maturité un peu plus longue. De même, d’autres fonctions physiologiques peuvent révéler un pic de performance plus tardif de quelques pour-cents (par exemple pour la maîtrise du jeu d’échecs).


Ce travail permet de mieux comprendre l’origine commune des mécanismes de l’ontogenèse et de la sénescence conduisant à la progression puis à la dégradation observée des capacités physiques ou cognitives de chaque organisme. Il devrait également avoir un impact sur les études reposant sur des cohortes longitudinales en permettant une sélection des sujets et des groupes les plus appropriés, en fonction des évolutions désormais attendues à chaque étape du développement et de la décroissance.
Enfin les institutions sportives internationales devraient pouvoir affiner le cadre et l’organisation de leur compétitions selon les catégories d’âge, en tenant compte de ces spécificités parmi leurs meilleurs athlètes.

Sources:
An integrative modeling approach to the age-performance relationship in mammals at the cellular scale.
Geoffroy Berthelot, Avner Bar-Hen, Adrien Marck, Vincent Foulonneau, Stéphane Douady, Philippe Noirez, Pauline B. Zablocki-Thomas, Juliana da Silva Antero, Patrick A. Carter, Jean-Marc Di Meglio, Jean-François Toussaint
Scientific Report, Décembre 2018, doi: 10.1038/s41598-018-36707-3
https://www.nature.com/articles/s41598-018-36707-3 (accès libre)

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