L'analyse protéomique révèle des trajectoires de vieillissement dans 13 organes humains

Une équipe internationale de chercheurs dirigée par l'Académie chinoise des sciences a créé un atlas protéomique du vieillissement humain basé sur 13 organes, identifiant les horloges biologiques spécifiques aux tissus, le désalignement transcriptome-protéome et les protéines sécrétées qui peuvent accélérer le déclin systémique.

Contexte: Pourquoi est-ce important?

Le vieillissement des organes est un facteur clé de vulnérabilité aux maladies chroniques. Auparavant, l'accent était mis sur les protéines plasmatiques et la méthylation de l'ADN, mais aucune cartographie systématique du vieillissement des protéines dans les organes n'avait été réalisée. Le nouvel atlas protéomique comble cette lacune.

Ce que les chercheurs ont fait

• Dans l'article « Des profils protéomiques humains complets sur une durée de vie de 50 ans révèlent des trajectoires et des signatures de vieillissement » ( Cell journal), les scientifiques ont mené une analyse protéomique multi-tissus couvrant cinq décennies de vie adulte.
• Des échantillons de 76 personnes âgées de 14 à 68 ans ont été analysés: un total de 516 échantillons de tissus + plasma.
• Un profilage spectrométrique de masse de haute précision et une analyse transcriptomique parallèle ont été utilisés.

Résultats clés

Données quantitatives:

• Plus de 12 700 protéines provenant des systèmes cardiovasculaire, digestif, immunitaire, endocrinien, respiratoire, cutané et musculo-squelettique ont été mesurées.
• Les protéines nucléaires et mitochondriales étaient prédominantes, en particulier dans les tissus à forte activité métabolique.

Perturbation de la connexion entre l'ARN et les protéines:

• Dans tous les organes, une diminution de la corrélation entre les niveaux d’ARNm et de protéines est observée avec l’âge, en particulier dans la rate, les ganglions lymphatiques et les muscles.
• Les protéines responsables de la synthèse, du repliement et de l'utilisation ont également diminué: sous-unités ribosomiques, chaperons, etc.

Triade protéique du vieillissement:

• Une accumulation de protéines amyloïdes (SAA1, SAA2), d’immunoglobulines et de facteurs du complément a été détectée.
• Les auteurs ont décrit un axe amyloïde-immunoglobuline-complément qui entraîne l’inflammation et met en évidence un effondrement du contrôle de la qualité des protéines dans les cellules et son lien avec les problèmes systémiques.

Horloge biologique et vieillissement spécifique aux organes

• Une horloge protéomique a été construite pour estimer l’âge biologique de divers tissus (en utilisant la régression du réseau élastique).
• Précision des prévisions: coefficients de Spearman de 0,74 à 0,95.
• TIMP3 (inhibiteur des métalloprotéinases) - a été inclus dans 9 modèles spécifiques d'organes.
• Les changements les plus prononcés se situent au niveau de l’aorte, surtout entre 45 et 55 ans.

Protéines sécrétées et interactions interorganiques

• Des protéines qui accélèrent le vieillissement au niveau systémique ont été identifiées.
• CXCL12, une chimiokine associée au SASP (phénotype sécrétoire sénescent), a été régulée à la hausse dans 9 tissus.
• L'aorte, la rate et les glandes surrénales sont devenues les principales sources de communication interorganique avec l'âge.

« Senohab » est une source de signaux de vieillissement:

• 24 paires ligand-récepteur plasmatiques associées aux cellules sénescentes ont été identifiées.
• L'aorte a été appelée le « senohub » - le nœud central qui initie le vieillissement interorganique.

Exemples de molécules initiatrices

• GAS6 (ligand du récepteur TAM):

• Avec l’âge, il s’accumule dans le plasma et l’aorte.
• Provoque le vieillissement des cellules endothéliales et musculaires lisses, une inflammation et une perturbation de l’angiogenèse.
• Les souris injectées avec GAS6 ont montré une inflammation vasculaire, une diminution de l’activité physique et une dégénérescence tissulaire.

• GPNMB:

• Il a également provoqué des marqueurs de vieillissement, d’inflammation et une réduction de la migration cellulaire et de la capacité d’angiogenèse.
• Chez la souris, cela a aggravé la fonction motrice et augmenté l’inflammation vasculaire.

Observations supplémentaires

• Instabilité épigénétique générale;
• Déclin coordonné de la fonction mitochondriale;
• Remodelage des complexes protéiques;
• Un signe précoce du vieillissement provient des glandes surrénales.

Conclusion

L’étude montre que les tissus vasculaires agissent comme des capteurs et des transmetteurs du vieillissement, et que les protéines sécrétées (telles que GAS6 et GPNMB) fonctionnent comme des agents moléculaires du vieillissement interorganique.

L’atlas protéomique du vieillissement qui en résulte est une ressource qui peut conduire à de nouvelles approches dans le diagnostic de l’âge biologique, la prévention et le traitement des maladies associées à l’âge.