Les chercheurs de Buck fournissent un cadre pour étudier la nutrigéroscience de précision


La restriction alimentaire est sans doute la méthode non génétique la plus prometteuse pour prolonger la durée de vie et l’état de santé de nombreux organismes modèles, y compris les mammifères.

Alors que les chercheurs s’efforcent de mettre au point des interventions qui imiteraient les avantages des restrictions alimentaires chez l’homme (qui a généralement du mal à suivre un régime spartiate), les travaux du laboratoire du professeur Pankaj Kapahi, PhD, suggèrent que les avantages de la restriction alimentaire varient souvent d’un individu à l’autre et même dans les tissus de ces individus. Avec ses collègues, il met au défi les spécialistes de changer leur approche de la restriction alimentaire et de viser des interventions précises et individualisées. Dans une revue publiée dans Cell Metabolism, ils proposent un cadre pour une sous-spécialité appelée nutrigérologie de précision, basée sur des biomarqueurs affectés par la génétique, le sexe, les tissus et l’âge.
“Tout le monde espère une intervention unique en matière de régime alimentaire, mais les travaux de notre laboratoire et de plusieurs autres laboratoires montrent que ce n’est pas le cas”, déclare Kapahi, dont l’équipe cherche à comprendre les mécanismes par lesquels la signalisation et le métabolisme des nutriments influencent le vieillissement et les maladies liées à l’âge. “J’ai dû changer ma façon d’envisager le vieillissement. Nous sommes nombreux à nous intéresser de très près à la compréhension de ce que j’appelle les voies biologiques bidimensionnelles, mais nous oublions une toute autre dimension, à savoir que ces voies sont différentes d’un individu à l’autre et d’un tissu à l’autre. Le contexte est important et nous ne pouvons pas faire de réels progrès dans ce domaine sans inclure cet aspect. Nous finirons par nuire au domaine, car les interventions finiront par ne pas fonctionner et les gens seront déçus.”
Des études menées sur des souches de mouches à fruits génétiquement distinctes ont montré la nécessité d’une nutrition de précision.
En 2020, le postdoc de Buck, Kenneth Wilson, PhD, qui est le premier auteur de cette revue, a effectué une analyse à l’échelle du génome de 160 souches génétiquement distinctes de la mouche à fruits D. melanogaster qui mangeaient le même régime spartiate. Publiant dans Current Biology, lui et son équipe ont montré que la durée de vie et l’espérance de vie en bonne santé n’étaient pas liées à la restriction alimentaire. Alors que 97 % des souches présentaient une certaine extension de la durée de vie ou de l’espérance de vie en bonne santé dans le cadre du régime limité, seules 50 % d’entre elles présentaient une réponse positive significative à la restriction alimentaire pour les deux. Treize pour cent des souches étaient plus vigoureuses, mais mouraient plus tôt avec la restriction alimentaire ; 5 % vivaient plus longtemps, mais passaient plus de temps en mauvaise santé. Les 32 % restants n’ont montré aucun avantage ou inconvénient pour la durée de vie ou la santé, ou des réponses négatives pour les deux.
“Je pense qu’il est important pour tous ceux qui travaillent dans ce domaine de comprendre et d’apprécier qu’il existe de nombreuses façons différentes d’examiner les effets d’une intervention. Vous pouvez observer une réponse dans un cas, mais cette réponse peut ne pas fonctionner dans une autre souche de la même espèce”, explique M. Wilson. “Inversement, si vous ne voyez rien, cela ne signifie pas que l’intervention que vous testez ne fonctionne pas, cela signifie simplement que vous n’utilisez pas le bon modèle pour cette intervention.” Selon Wilson, il est également crucial que les chercheurs soient conscients de la déconnexion possible entre l’allongement de la durée de vie et la durée de vie en bonne santé en ce qui concerne l’alimentation. “Je pense que la dernière chose que l’on souhaite faire est de donner aux gens plus d’années de mauvaise santé”.
Contenu de la revue
La revue fournit une introduction détaillée couvrant plusieurs formes de restriction alimentaire (de la restriction calorique à diverses formes de jeûne intermittent, en passant par les régimes qui restreignent les protéines, les glucides, les acides aminés spécifiques, les micronutriments et les métabolites) et détaille les effets associés chez la levure, les vers, les mouches et les souris. Les chercheurs expliquent les mécanismes de détection des nutriments tels que la signalisation de type IGF-1, TOR et AMPK. Ils abordent les régulateurs de la reprogrammation métabolique, notamment les sirtuines et le NAD, ainsi que les régulateurs de l’horloge circadienne. Ils abordent les effets médiateurs du métabolisme des graisses et des lipides, de la protéostase et de l’autophagie, et de la réduction de la sénescence cellulaire ainsi que de la fonction mitochondriale.
Les auteurs abordent la complexité de la mesure du vieillissement en réponse à la restriction alimentaire, en expliquant comment l’analyse de la durée de vie est utilisée pour déchiffrer les mécanismes de la restriction alimentaire, les réponses génétiques spécifiques possibles de la durée de vie aux interventions alimentaires, et le rôle du sexe chez les espèces qui ont des mâles et des femelles. Les auteurs traitent également des effets et des facteurs moléculaires de la restriction alimentaire sur des modèles de maladies chez les animaux simples et les mammifères, notamment le diabète, les maladies cardiovasculaires, les maladies rénales, le cancer et les maladies neurodégénératives. Ils donnent également un aperçu du débat entre la mesure de l’espérance de vie et de la durée de vie et résument les biomarqueurs moléculaires du vieillissement qui ont été utilisés dans les études sur la restriction alimentaire.
“Nous voulons donner aux scientifiques qui entrent dans le domaine de la recherche sur le vieillissement une vue d’ensemble afin qu’ils puissent commencer à séparer la forêt des arbres lorsqu’il s’agit de restriction alimentaire”, déclare Kapahi. “Nous voulions également discuter de l’utilité de comprendre les exceptions au paradigme actuel selon lequel la restriction alimentaire est bénéfique dans toutes les espèces étudiées, tout en apportant de la lumière au bout du tunnel. Nous savons que la science est complexe, mais si nous parvenons à encadrer la restriction alimentaire dans le contexte de la médecine de précision, tout ce que les gens apprennent dans ce domaine s’appliquera à l’effort plus vaste qui consiste à améliorer et à prolonger la santé humaine. En fin de compte, il n’y a pas de données “négatives” ou “positives” – nous pouvons tirer des enseignements de toutes ces données et il faudra un vaste effort d’équipe pour développer pleinement la Nutrigeroscience de précision.”
Pour le meilleur (et pour le pire) – ce que nous savons sur les humains et la restriction alimentaire
L’étude comprend également des données sur les effets rapportés de la restriction alimentaire chez l’homme. Si les données actuelles montrent que la restriction alimentaire a des effets positifs sur la neurodégénérescence, le diabète, les maladies cardiovasculaires et les maladies rénales, les auteurs signalent que certains éléments indiquent que la restriction alimentaire pourrait réduire la densité minérale osseuse, entraînant l’ostéoporose.
Les chercheurs affirment qu’en ce qui concerne le vieillissement normal, la restriction alimentaire présente probablement de larges avantages pour de nombreux systèmes physiologiques, mais les données montrent que les régimes restrictifs limitent négativement la cicatrisation des plaies et pourraient avoir un impact sur notre capacité à nous remettre de fractures. Si la restriction alimentaire favorise la préservation des muscles, les données montrent également que la croissance musculaire est inhibée. Selon les auteurs, l’exercice physique pourrait améliorer ces déficits, ce qui ajoute un autre facteur à prendre en compte dans l’étude des effets de la restriction alimentaire. Et si les données montrent que la fonction respiratoire est améliorée par la restriction alimentaire, elles révèlent également que la capacité d’exercice pourrait diminuer dans le même temps.
“L’âge de la personne qui a recours à la restriction alimentaire est également un facteur qui doit être étudié et pris en compte”, explique M. Wilson. “Il a été démontré que les personnes plus âgées peuvent ne pas vouloir limiter leurs apports alimentaires, notamment en ce qui concerne les protéines qui permettent de préserver la masse musculaire.”
Qu’en est-il du sexe ?
Kapahi affirme que le sexe est l’un des principaux facteurs à l’origine des réponses variables à la restriction alimentaire, répétant un adage peu connu mais pertinent : “En matière d’ADN, les mâles humains ont plus en commun avec le chimpanzé mâle qu’avec les femelles humaines.” Il ajoute que chez les mouches et les souris, les femelles sont beaucoup plus réactives aux changements alimentaires que leurs homologues masculins, probablement en raison des effets physiologiques sur le système reproducteur féminin et de son interaction avec d’autres systèmes. Il souligne également que jusqu’à récemment, la plupart des études menées sur les souris et les humains concernaient de manière disproportionnée les hommes.
Les femmes courent un plus grand risque de développer la maladie d’Alzheimer. Les deux tiers des Américains atteints de cette maladie qui altère la mémoire sont des femmes et, selon les experts, ce chiffre ne peut s’expliquer par le fait que les femmes ont tendance à vivre plus longtemps que les hommes. Wilson, qui étudie actuellement la neurodégénérescence chez les mouches, les souris et les cultures cellulaires humaines, estime que le régime alimentaire pourrait un jour entrer en jeu. “Il a été démontré que le régime alimentaire peut améliorer la fonction neuronale”, dit-il. “Nous ne sommes pas sûrs de tous les mécanismes impliqués dans ce phénomène, mais l’étude du lien entre le sexe et la restriction alimentaire fera partie du plan.”
Implications pour les essais cliniques et les interventions potentielles
Selon le Dr Kapahi, l’adoption d’une approche individualisée de la restriction alimentaire pourrait donner lieu à des essais cliniques plus ciblés et plus instructifs, car les chercheurs pourraient identifier et recruter des sous-ensembles de personnes plus susceptibles de répondre à une intervention particulière. “Il y a de fortes chances pour que nous puissions également augmenter le nombre d’interventions potentielles”, dit-il. “Il existe probablement déjà des traitements efficaces qui ont été écartés parce qu’ils n’ont pas été testés avec succès sur une souche ou une espèce particulière d’organisme modèle. Il y a un réel avantage à renoncer à la recherche d’une solution unique ou d’une pilule magique aux problèmes physiques du vieillissement.”
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