Les bactéries intestinales sont-elles la clé d'un vieillissement en bonne santé?
Un nombre croissant d'études récentes posent une question importante: les bactéries intestinales détiennent-elles la clé d'un vieillissement en bonne santé? Une nouvelle recherche, récemment présentée au London Microbiome Meeting, nous rapproche de la réponse.
Dans l'ancien mythe de Tithonus, le protagoniste éponyme demande aux dieux de vivre éternellement mais oublie d'exiger la jeunesse éternelle.
Bien qu'il ait acquis l'immortalité, les maladies de la vieillesse finissent par vaincre Tithonos, et il regrette amèrement son immortalité.
Si atteindre la longévité est un objectif qui vaut la peine d'être poursuivi et une ambition que l'humanité nourrit depuis l'époque de la Grèce antique, le mythe de Tithonus nous rappelle qu'une longue vie n'a guère de valeur si elle est criblée de maladies.
À mesure que l'espérance de vie humaine augmente, la population mondiale vieillit à un rythme beaucoup plus élevé. En fait, les Nations Unies estiment que la population âgée - c'est-à-dire le nombre de personnes âgées de 60 ans et plus - augmente à un rythme d'environ 3 pour cent par an.
Actuellement, il y a 962 millions de personnes âgées de 60 ans et plus dans le monde, selon les estimations les plus récentes. D'ici 2050, ce nombre devrait plus que doubler et le nombre de personnes âgées de 80 ans et plus devrait tripler.
Une gamme de maladies chroniques accompagne le vieillissement. D'ici 2060, par exemple, le fardeau de la maladie d'Alzheimer aux États-Unis aura doublé, selon les Centers for Disease Control and Prevention (CDC).
Ils prédisent que près de 14 millions de personnes seront atteintes de la maladie d'Alzheimer et d'autres formes de démence d'ici là, et les chercheurs travaillent d'arrache-pied pour essayer de prévenir cette maladie et d'autres maladies liées à l'âge.
Alors, la question «Comment pouvons-nous vivre plus longtemps et plus sain des vies?" remplace lentement celle de «Comment pouvons-nous vivre plus longtemps?» Alors que les scientifiques se lancent dans la quête d'une santé plus longue, il devient de plus en plus clair que le vieillissement n'est pas simplement un processus inévitable qui «se produit» simplement, mais qu'il existe des mécanismes moléculaires précis qui le régulent.
Marina Ezcurra, Ph.D. - chargée de cours en neurosciences à la School of Biological & Chemical Sciences de l'Université Queen Mary de Londres au Royaume-Uni - consacre son temps à la compréhension de ces mécanismes.
Ses recherches portent sur la façon dont le vieillissement et ses maladies associées se produisent dans un ver appelé Caenorhabditis elegans. Plus récemment, Ezcurra et son équipe ont étudié le vieillissement gastro-intestinal et le rôle du microbiome dans ce processus.
Le 24 octobre 2018, Ezcurra a présenté ses recherches à la London Microbiome Meeting au Royaume-Uni.Dans cette rubrique Spotlight, nous rendons compte des principaux points à retenir de sa présentation.
Utiliser un «ver-bogue» pour étudier le vieillissement humain
Dans sa présentation - intitulée «Le ver-bogue: un système de modèle combiné pour étudier les interactions hôte-microbiome» - Ezcurra a présenté C. elegans comme modèle viable pour étudier le vieillissement. C. elegans a une durée de vie de seulement 2 à 3 semaines, mais en vieillissant, il développe plusieurs pathologies - tout comme l'organisme humain.
Cependant, dans le cas de C. elegans, toutes les pathologies se résument à une seule: le vieillissement gastro-intestinal.
Comme Ezcurra l'a expliqué dans son discours, tous les traitements qui augmentent la durée de vie auxquels les scientifiques ont appliqué C. elegans agissent en supprimant le vieillissement intestinal.
Utilisant C. elegans, les chercheurs peuvent examiner une foule de processus liés à l'âge, tels que la résistance au stress, la croissance, la fécondité et la durée de vie. Les experts ont également utilisé C. elegans comme modèle pour plusieurs maladies humaines, telles que la maladie d'Alzheimer.
Ezcurra cite des recherches existantes qui ont vu C. elegans nourri avec Escherichia coli. Alors que le ver se nourrit de bactéries, les chercheurs ont créé environ 4000 souches mutantes de E. coli, chacun avec un gène spécifique supprimé. Ensuite, l'équipe a nourri C. elegans chacune de ces souches et examiné les effets.
L'auteur principal de l'étude Meng Wang - qui est professeur agrégé de génétique moléculaire et humaine au Baylor College of Medicine à Houston, Texas - a rendu compte des résultats, en disant: «Nous avons nourri C. elegans chaque bactérie mutante individuelle et a ensuite examiné la durée de vie des vers. "
«Sur les près de 4 000 gènes bactériens que nous avons testés, 29, une fois supprimés, ont prolongé la durée de vie des vers. Douze de ces mutants bactériens ont également protégé les vers de la croissance tumorale et de l’accumulation d’amyloïde-bêta, une caractéristique de la maladie d’Alzheimer chez l’homme. »
Meng Wang
En outre, les chercheurs ont découvert qu'un mutant bactérien surproduisait une substance appelée acide colanique; ce composé a augmenté la longévité en stimulant l'activité dans les mitochondries, les soi-disant centrales de la cellule, qui sont responsables de la transformation des nutriments en énergie.
Lutter contre le vieillissement avec un médicament contre le diabète
Dans son discours, Ezcurra a mentionné un autre exemple de recherche réussie sur C. elegans qui a montré les effets du microbiome sur le processus de vieillissement. Cette étude portait sur le médicament commun contre le diabète, la metformine.
La metformine est actuellement le médicament contre le diabète le plus prescrit au monde. Des recherches antérieures ont montré que le médicament oral ne réduit pas seulement la glycémie, mais qu'il réduit également le risque de cancer.
Les scientifiques ont découvert que le médicament peut retarder le vieillissement chez la souris et C. elegans. La metformine est actuellement testée dans le cadre d'essais cliniques en tant que traitement potentiel contre le vieillissement et les maladies liées au vieillissement.
Comme l'explique la chercheuse dans son discours, cela signifie que la metformine pourrait potentiellement cibler plusieurs maladies chroniques liées à l'âge à la fois. La metformine pourrait cibler non seulement le diabète, mais également le cancer et les pathologies d’Alzheimer.
La chose intéressante à propos des effets de la metformine est qu’ils retardent le vieillissement par les bactéries. Etudes en C. elegans cités par Ezcurra ont montré que les effets de longévité de la metformine ne fonctionnent pas en l'absence de bactéries.
Plus précisément, la metformine affecte le métabolisme bactérien du folate, a expliqué Ezcurra, qui, à son tour, déclenche une réaction en chaîne qui se termine par l'activation d'une voie moléculaire connue pour réguler le vieillissement.
Combiner E. coli avec C. elegans
Les propres recherches d'Ezcurra visent à combiner deux organismes modèles - E. coli et C. elegans - étudier comment les bactéries interviennent dans le processus de vieillissement.
Des études antérieures ont dévoilé le microbiome de C. elegans, et d'autres ont colonisé l'intestin de C. elegans avec E. coli OP50 et remarqué des effets intéressants. La souche bactérienne a eu des effets positifs sur la reproduction, l’immunité et la réponse de l’organisme au stress.
Ainsi, Ezcurra et ses collègues se sont demandé s'il y avait d'autres effets supplémentaires que l'OP50 avait sur le processus de vieillissement. Des expériences menées dans son laboratoire ont révélé que l'ajout d'antibiotiques aux vers colonisés par E. coli OP50 améliore le vieillissement intestinal. L'effacement de la croissance bactérienne a retardé l'atrophie de l'intestin qui a tendance à se produire avec l'âge chez C. elegans.
En outre, les chercheurs ont trouvé deux souches de bactéries du C. elegans microbiome qui réduit le vieillissement intestinal. Par conséquent, la recherche a révélé que des effets anti-âge peuvent également être obtenus sans anéantir la croissance bactérienne, mais en faisant tout le contraire: coloniser l'intestin avec des souches spécifiques de bactéries.
Une autre expérience menée dans le laboratoire d'Ezcurra a utilisé un modèle de maladie humaine précédemment établi qui utilisait C. elegans pour recréer la paralysie musculaire liée à l'âge. Les chercheurs ont analysé les effets d'un «cocktail» de 14 souches bactériennes différentes qui composent le microbiome expérimental.
Ils ont constaté que ce cocktail expérimental supprimait fortement la paralysie induite par l'âge. De plus, les milieux extraits du microbiome expérimental ont eu le même effet positif.
Bactéries intestinales et vieillissement humain: quelle est la prochaine étape?
À l’avenir, l’équipe d’Ezcurra vise à voir si elle peut coloniser C. elegans avec des souches bactériennes humaines pour étudier les effets sur le vieillissement et la santé.
Le chercheur a récemment reçu un financement du Wellcome Trust pour utiliser des microbiomes humains simples - tels que des bactéries qui ont un effet bénéfique sur la santé et des bactéries qui ont un impact négatif sur la santé - et étudier leurs effets sur C. elegans.
Grâce à l'imagerie en temps réel, les scientifiques espèrent démêler les mécanismes moléculaires qui sous-tendent les interactions entre l'hôte et le microbiome, ainsi que leurs effets sur le processus de vieillissement.
«La prochaine étape de mes recherches», a déclaré Ezcurra Actualités médicales aujourd'hui, "Consiste à utiliser C. elegans pour poser des questions spécifiques sur le rôle du microbiome dans la santé humaine. »
«De très nombreuses études montrent qu’il existe des liens entre le microbiome et des maladies, telles que les maladies psychiatriques, les maladies neurodégénératives, l’obésité, le diabète, etc., mais nous ne comprenons pas ce qu’est la cause et [ce qu’est] l’effet.»
«Il est vraiment nécessaire de déterminer la relation exacte entre la composition du microbiome et la maladie», a-t-elle poursuivi. «Quelles souches microbiennes contribuent à la santé et à la maladie et, plus important encore, comment ces souches contribuent-elles à la santé?»
«Il devient clair que la diversité du microbiome est importante pour la santé humaine», a ajouté Ezcurra. «De nombreux facteurs contribuent à la diversité du microbiome, tels que le régime alimentaire et le mode de vie, et en vieillissant, nous subissons généralement une perte de diversité.»
«En comprenant mieux les liens entre la nutrition, le microbiome et la santé, nous pouvons comprendre comment les personnes âgées peuvent maintenir leur microbiome, et aussi les aider directement en utilisant des stratégies pré- et probiotiques. Cela nous aiderait à vieillir [a] mieux, à maintenir la santé et la qualité de vie des personnes âgées sans médicaments ni chirurgie. »
Marina Ezcurra, Ph.D.
