Processus du vieillissement

Version imprimable de cet article Version imprimable


Longévité maximale constatée (en années) de
quelques espèces animales
(Sources :

Encyclopædia Britannica
,
Quid
et [
1])

Plan

  1. Vieillissement et longévité

  2. Le pourquoi du vieillissement

    1. La théorie du bien de l’espèce
    2. La théorie du taux de vie
    3. La théorie évolutionniste du vieillissement
  3. Les mécanismes du vieillissement

Vieillissement et
longévité

Il s’agit dans un premier temps de définir précisément
le vieillissement biologique, que l’on appelle aussi la sénescence, et
d’en donner des indicateurs fiables. Steven N. Austad [

1]
donne la définition suivante du vieillissement : la détérioration progressive
de la quasi-totalité des fonctions de l’organisme au cours du temps
.

Le premier critère qui vient à l’esprit pour
caractériser le vieillissement semble être la longévité ou espérance de vie,
c’est-à-dire la durée de vie moyenne d’un individu. Cependant, il est clair que
cette donnée ne dépend pas seulement du vieillissement, mais aussi de critères
environnementaux. Considérons, comme le fit le prix Nobel de médecine Peter
Medawar, l’hypothétique exemple, riche en enseignements, d’une population de
tubes à essai dans un laboratoire. Si l’on néglige les fêlures qui peuvent
éventuellement affecter leur fragilité, ces tubes ne « vieillissent » pas.
Cependant, la pression environnementale représentée ici par les manipulations
des chercheurs et laborantins conduira fatalement à la casse de chacun des tubes
à essai. On peut donc tout à fait parler de la longévité d’un tube à essai, mais
celle-ci n’a aucun lien avec un quelconque vieillissement intrinsèque mais
dépend exclusivement de l’habileté des expérimentateurs. Ainsi, suivant les
laboratoires, l’espérance de vie d’un tube à essai peut être multipliée par dix.
Il en est de même dans les populations animales. Deux groupes d’individus de la
même espèce, qui doivent donc présenter un vieillissement biologique similaire,
pourront avoir une longévité très différente suivant qu’il sont dans la nature
ou en captivité, suivant le nombre de prédateurs, etc. Il nous faut donc
renoncer à utiliser le simple critère de la longévité pour caractériser le
vieillissement biologique.

On pourrait être alors tenté d’utiliser des mesures de
prouesses sportives : il est par exemple clair qu’une personne âgée ne peut
rivaliser sur un 100 mètres avec un jeune homme. Cependant, le vieillissement
n’est pas la seule cause d’une éventuelle baisse de performances : un athlète se
mettant à fumer et à ne plus surveiller son alimentation verra sans aucun doute
ses résultats baisser spectaculairement, sans que cela soit dû au vieillissement
de son organisme. Des problèmes similaires surviennent quand l’on s’intéresse à
d’autres fonctions de l’organisme, comme la mémoire ou la fertilité.

En fait, un bon indicateur du vieillissement semble
être l’évolution du taux de mortalité, que l’on peut identifier à la probabilité
de mourir dans l’année qui vient, à un âge donné. La mortalité suit à l’âge
adulte une croissance exponentielle : si elle passe de 1% à 2% en un temps
donné, elle passera de 2% à 4% dans le même temps. Bien évidemment, les taux
précis de mortalité d’individus d’une même espèce dépendent de nombreux
facteurs. Un homme par exemple aura une plus faible probabilité de mourir s’il
vit dans une société industrialisée et hautement médicalisée que s’il vit dans
une société basée sur l’agriculture et fortement sensible aux épidémies. De
même, ces données sont de différentes en temps de guerre ou en temps de paix, ou
selon qu’on soit homme ou femme (les femmes présentent dans la quasi-totalité
des pays des taux de mortalité inférieurs à ceux des hommes, pour des raisons
sans doute biologiques et non sociologiques, mais encore mal comprises).
Cependant, le temps de doublement du taux de mortalité semble être une quasi
constante à l’intérieur d’une espèce. Chez les hommes, elle est d’à peu près
huit ans. Elle peut en fait varier de 7 à 26 ans, mais si l’on ne considère que
les hommes de plus de 40 ans et qu’on élimine les morts non dues à des raisons
naturelles, on obtient des données qui peuvent encore moins varier.

Ainsi, le temps de doublement du taux de mortalité nous
donne un indicateur pertinent pour mesurer la vitesse du vieillissement et
comparer les différentes espèces animales : dix jours pour les drosophiles,
trois mois pour les souris de laboratoires et huit ans pour les êtres humains.
Au sein d’une même espèce, des inégalités face au vieillissement semblent
pourtant apparaître : par exemple, il existe des familles dont les membres ont
souvent une grande longévité. Bien qu’on ne puisse en être sûr, il ne pourrait
s’agir là que d’une meilleure résistance, transmise par les gènes, à certaines
maladies, et non le ralentissement du vieillissement. On connaît aussi des
maladies, comme le syndrome de Hutchinson-Gilford ou le syndrome de Werner, qui
semblent accélérer le vieillissement des personnes qui en sont atteintes : chute
de cheveux, plus grand risque de certaines maladies cardio-vasculaires, plus
grand risque de cancer pour le syndrome de Werner. Cependant, tous les signes de
la sénescence n’apparaissent pas : les malades ne sont pas particulièrement
touchés par le diabète ou la maladie d’Alzheimer. Il ne s’agirait donc pas là
d’un réel vieillissement accéléré mais de l’apparition de quelques symptômes
spectaculaires et tragiques.

Le pourquoi du
vieillissement

Le nombre de théories qui s’affrontent dans le domaine
du vieillissement est impressionnant : le gérontologue russe Zhores Medvedev en
a dénombré plus de 300. Cependant un grand nombre d’entre elles ne s’intéressent
pas réellement aux causes, mais plutôt à la mécanique de la sénescence. En ce
sens, elles ne sont pas, nécessairement contradictoires et peuvent simplement
décrire plusieurs aspects d’un même phénomène.

En matière de théorie du pourquoi du vieillissement,
seules trois hypothèses sérieuses se sont affrontées et deux d’entre elles se
sont révélées erronées. Cela ne veut malheureusement pas dire que la troisième
est la bonne, les chercheurs manquant toujours de données sur la cause du
vieillissement.

La théorie du bien de
l’espèce

L’évolution d’une espèce, via la sélection naturelle,
ne peut survenir que s’il y a un renouvellement des générations. Ce n’est en
effet que par la reproduction que des nouvelles combinaisons de gènes
apparaissent, fournissant de nouvelles caractéristiques à un individu qui peut
ainsi être mieux adapté à son environnement en perpétuel changement. La théorie
du bien de l’espèce consiste à dire que le vieillissement permet justement ce
renouvellement des générations, les individus les plus âgés mourant pour laisser
place aux plus jeunes. C’est donc pour le bien de l’espèce, et non pour le sien
propre, qu’un individu vieillit.

Un des faits qui semblent être le plus en faveur de
cette théorie est le cas des espèces comme le saumon ou la souris marsupiale


Antechinus. Ces animaux se reproduisent une seule fois au cours de leur vie, et
subissent aussitôt après un vieillissement accéléré qui entraîne rapidement leur
mort (seulement les mâles dans le cas de Antechinus). Il semble naturel
d’expliquer cela par la théorie du bien de l’espèce : le vieillissement n’est
alors qu’une étape naturelle de la vie, comme la naissance ou la reproduction,
cette étape permettant d’accélérer la mort de l’individu et donc de faciliter le
renouvellement des générations.

Cependant, cette théorie soulève un problème majeur :
elle suppose que l’évolution sélectionne les caractéristiques qui sont
favorables au groupe et non à l’individu. Mais cela va à l’encontre des
principes de la biologie de l’évolution. Imaginons par exemple une population
dans laquelle chaque femelle donne naissance à deux enfants au cours de sa vie,
un mâle et une femelle, et que tous les individus meurent de mort naturelle.
Cette population est parfaitement équilibrée. La population restant de taille
constante, les ressources ne viennent pas à manquer et le renouvellement des
générations se fait sans problèmes. Supposons maintenant qu’une mutation
survienne et qu’apparaisse chez une femelle un gène qui double la longévité et
donc le nombre d’enfants. Ce gène est manifestement mauvais pour le groupe
puisque s’il se répand, la population suivra une croissance exponentielle, ce
qui posera le problème du manque de ressources. Cependant, ce gène est bon pour
l’individu qui vit plus longtemps et transmet à plus d’enfants son patrimoine
génétique. Ce que l’évolution prédit, c’est que ce nouveau gène se répande,
puisque au fur et à mesure des générations, la part des individus porteur de ce
gène sera de plus en plus importante. La sélection se fait donc au niveau de
l’individu et non du groupe et la théorie du bien de l’espèce se trouve
infirmée.

La théorie du taux de vie

Le métabolisme crée des sous-produits (notamment les
radicaux libres) capables d’endommager les cellules et qui sont sans doute un
des

mécanismes importants
du vieillissement
. On peut donc penser que la
vitesse du métabolisme d’un individu - ce que l’on peut appeler son taux de
vie
- conditionne son vieillissement. Chaque cellule, de quelque espèce
animale qu’elle soit, aurait ainsi le même « capital métabolique », que l’on
peut voir comme sa consommation énergétique. Les cellules, et donc l’organisme,
vieilliraient ainsi au fur et à mesure de la consommation de ce capital.

Un grand nombre de constatations paraissent soutenir
cette théorie : plus un animal est grand, plus il a de cellules, et plus il vit
vieux (ce qui, en première approximation signifie qu’il vieillit lentement). Des
drosophiles que l’on place dans un environnement plus froid (ce qui réduit
d’autant la température interne de ces animaux à sang froid) vivent plus
longtemps, et on sait qu’une baisse de température provoque un ralentissement
des réactions chimiques qui sont à la base du métabolisme. Enfin, une expérience
a montré que si l’on sous-alimentait des rats ou des souris de laboratoire de
30% à 40% par rapport une alimentation non limitée, mais en évitant la
malnutrition, ces animaux vivaient 20% à 40% plus vieux. Cela peut s’expliquer
par la théorie du taux de vie par un vieillissement ralenti, faute de
combustibles au métabolisme.

La conséquence qu’aurait eu cette théorie sur les êtres
humains si elle s’était révélée vrai est assez surprenante : il aurait fallu en
conclure que pour vieillir plus lentement, et donc vivre plus longtemps, il
faudrait manger très peu, mais suffisamment, et éviter tout exercice physique,
grand consommateur d’énergie !

Toutefois, un certain nombre d’animaux semblaient faire
exception à cette théorie. Les chauves-souris, tout d’abord, proches en taille
d’un grand nombre de petits mammifères terrestres, vivent beaucoup plus vieux
que ces derniers (alors qu’une souris ne vit que quelques années, une
chauve-souris peut vivre plus de vingt ou trente ans, selon son espèce). Cette
particularité avait tout d’abord était expliquée par le fait qu’un certain
nombre d’espèces de chauves-souris hibernent, et donc ont un métabolisme très
ralenti pendant une grande période de leur vie. L’explication ne peut cependant
pas tenir, car on s’est aperçu que d’autres espèces de chauves-souris,
présentant la même longévité, n’hibernaient pas. Un autre contre-exemple à la
théorie du taux de vie vient des oiseaux, qui à taille égale, ont des taux
métaboliques et une température corporelle plus élevés que ceux des mammifères.
Pourtant, les oiseaux peuvent vivre à un âge très avancé : des corbeaux ou
perroquets de plus de 50 ans ne sont pas rares, et il semblerait même que
certains perroquets aient dépassé les cent ans. Enfin, on a constaté que les
rats sous-alimentés ne diminuaient en fait pas à long terme leur métabolisme. La
théorie du taux de vie, toute séduisante aux oisifs qu’elle puisse être, n’est
donc pas valable.

La théorie
évolutionniste du vieillissement

La maladie de Huntington est une maladie génétique
mentale à déclenchement tardif qui conduit à la démence puis à la mort les
individus atteints, et dont l’étude a permis au célèbre biologiste Haldane de
découvrir un point important pour l’étude des causes du vieillissement. Il a
constaté que cette maladie était anormalement répandue, puisqu’elle touche une
personne sur 15 000 dans les populations européennes. La sélection naturelle
aurait dû quasiment l’éliminer, la ramenant à des taux comme par exemple le
syndrome de Hutchinson-Gilford qui touche une personne sur huit millions. En
fait, la particularité de cette maladie est qu’au moment où elle frappe les
porteurs du gène concerné, ceux-ci ont déjà eu pratiquement tous les enfants
qu’ils auraient eu s’ils n’avaient pas été atteints. La maladie n’agissant en
général qu’après la période de procréation, la sélection naturelle ne peut pas
agir dessus, ce qui explique le nombre élevé de porteurs.

Pour bien comprendre le phénomène, reprenons l’exemple
de la population de tubes à essai. Supposons que chaque tube donne naissance à
un bébé tube, chaque année de son existence. Même si les tubes ne vieillissent
pas, ils seront inévitablement cassés. Par exemple, le taux de casse s’élève à
50% par an. Un tube a alors une chance seize de vivre 4 ans et une chance sur
1024 de vivre dix ans. Supposons enfin qu’apparaisse un gène « suicide » qui
provoque l’explosion de son porteur à l’âge de 4 ans. Comme un nombre non
négligeable de tubes auront survécu jusqu’à cet âge et qu’ils seront encore en
mesure de procréer, ce gène sera sans doute éliminé par la sélection naturelle.
Par contre, si l’âge de l’explosion est retardée à 10 ans, son influence sur la
population sera quasi-nulle et la sélection naturelle ne favorisera ni
défavorisera ce gène. C’est ce qui se passe pour la maladie de Huntington, c’est
aussi ce qui pourrait se passer pour le vieillissement : celui-ci n’avait en
quelque sorte pas été prévu par l’évolution, ses conséquences n’apparaissant que
parce que nous vivons dans un environnement sur-protégé.

Il est aussi possible que les mécanismes (négatifs)
associées au vieillissement soient la contrepartie de mécanismes positifs se
déroulant plus tôt dans la vie. Ainsi, des expériences sur des cochons d’Inde
ont montré que les hormones masculines comme la testostérone pourraient être à
l’origine de cancers à un âge avancé. Il pourrait donc y avoir un coût à la
reproduction. C’est d’ailleurs à la suite d’une période d’accouplements effrénés
que le mâle Antenichus dont nous avons parlé


plus haut
, meurt
brutalement.

Cette théorie évolutionniste du vieillissement a un
certain nombre de conséquences : ce sont les animaux subissant une pression
environnementale forte qui vieillissent les plus vite. Il serait absurde pour
eux de gaspiller de l’énergie à contrer

les mécanismes de la sénescence

alors qu’ils risquent de mourir rapidement, de la patte d’un prédateur par
exemple. Il est donc naturel que les grands animaux vieillissent plus lentement
que les petits, que les oiseaux et chauves-souris, disposant de l’atout qu’est
le vol, vivent plus longtemps que les mammifères terrestres. Et en effet, on
s’aperçoit que les oiseaux qui ne sont pas bon voleurs, comme la volaille,
l’autruche ou les pingouins, ont des longévités moins grandes, rapportées à leur
taille, que les autres oiseaux (comparer par exemple les longévités de la dinde
et du pigeon dans le
tableau
ci-dessus
). Enfin, les saumons meurent après
leur reproduction car il valait mieux pour eux consacrer leur énergie à la
procréation, plutôt que d’espérer survivre une année de plus. La théorie
évolutionniste du vieillissement semble donc expliquer pourquoi la Nature n’a
pas plus mis de défenses contre

les mécanismes de la sénescence
.

Les mécanismes du
vieillissement


Actions des radicaux libres sur le vieillisement de la cellule
Source :


The
Tallahassee Democrat

L’un des principaux mécanismes connus du vieillissement
résulte de la formation, au cours du métabolisme, d’oxydants, dont les radicaux
libres. Ces derniers sont des atomes ou molécules qui ont un électron non
apparié sur leur couche externe et qui réagissent donc très fortement avec
d’autres molécules, pour se stabiliser et former de nouveaux radicaux libres. Ce
processus d’oxydation peut endommager n’importe quelle partie de la cellule,
comme les mitochondries qui sont le siège du métabolisme ou l’ADN, siège de
l’information génétique. Des mutations peuvent ainsi être provoquées, et on sait
que ce sont de telles mutations qui sont à l’origine de la formation de cellules
immortelles, c’est-à-dire un cancer. Face à cette menace, l’organisme produit
une quantité importante d’antioxydants censés stabiliser les radicaux libres. On
sait que les vitamines A, C et E sont de bons antioxydants, mais leur intérêt
in vivo dans la lutte contre le vieillissement n’est pas avéré.
L’organisme se défend également en réparant les séquences d’ADN endommagées
(cela est possible car les brins d’ADN viennent par paire, la séquence d’un brin
se déduisant de la séquence de l’autre). Cependant, si la réparation n’a pas le
temps de se faire avant un dédoublemement de la cellule (une mitose), la
mutation devient irrémédiable.

Un autre processus mis en jeu par le vieillissement est
la réaction de glycosylation découverte par le chimiste français Louis Maillard
 : les molécules de glucose présentes dans l’organisme peuvent se combiner à
différentes protéines, modifiant ainsi leur structure. Quand on sait que les
fonctions des protéines dépendent justement le plus part du temps de leur
structure, on comprend les dommages qui peuvent être occasionnés. C’est,
semblerait-il, ce mécanisme qui serait en jeu dans la maladie d’Alzheimer. Là
encore, le corps a prévu des défenses : certains phagocytes semblent spécialisés
dans la destruction des protéines endommagées. Il est à noter que les deux
mécanismes précédemment cités agissent de concert, les radicaux libres
accélérant la glycosylation et cette dernière pouvant engendrer des radicaux
libres.

Conclusion - Perspectives

L’étude du vieillissement est encore un domaine
scientifique jeune et prometteur. Si un grand nombre d’hypothèses ont été
émises, on manque d’une théorie causale claire. Quant à d’éventuelles
applications médicales dans le ralentissement du vieillissement, nous n’en
sommes pas encore là. Les produits miracles qui promettent des effets
spectaculaires dans cette direction ont autant de validité scientifique que la
fontaine de jouvence. Cependant, tous les espoirs sont permis dans ce secteur en
pleine ébullition. Que ce soit souhaitable éthiquement ou non, l’homme de 150
ans n’est certes pas pour demain, mais peut-être pour après-demain...

Bibliographie

  1. Austad,
    Steven N. ; Why we age ; New York ; John Wiley & Sons, Inc. ; 1997.


  2. « Dossier » ; La Recherche ; juillet-août
    1999 ; n°322.

Merci à Jacques Tréton pour ses conseils
bibliographiques et à Édouard Maurel-Segala pour sa relecture.

source :
http://www.eleves.ens.fr/home/senel...

 

Un message, un commentaire ?

Forum sur abonnement

Pour participer à ce forum, vous devez vous enregistrer au préalable. Merci d’indiquer ci-dessous l’identifiant personnel qui vous a été fourni. Si vous n’êtes pas enregistré, vous devez vous inscrire.

Connexions’inscriremot de passe oublié ?