Lier le vieillissement et les défis de santé
Explorer les liens entre les maladies liées au vieillissement et les facteurs génétiques.
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Table des matières
Le vieillissement amène divers défis de santé, connus sous le nom de maladies liées à l'âge (MLA), qui incluent des conditions comme les AVC, le cancer, le diabète et la démence. Même si ces maladies semblent différentes, elles partagent un lien commun : l'âge croissant des individus. Des études suggèrent qu'il y a des processus sous-jacents au vieillissement qui peuvent mener à ces maladies.
Causes communes des maladies liées à l'âge
Des recherches récentes montrent plusieurs facteurs partagés dans le processus de vieillissement qui pourraient conduire à différentes maladies. Certains de ces facteurs incluent :
- Raccourcissement des télomères : Les télomères protègent les extrémités des chromosomes et deviennent plus courts à mesure que les cellules se divisent, ce qui affecte la santé des cellules.
- Sénescence cellulaire : C'est un état où les cellules arrêtent de se diviser et ne fonctionnent pas correctement, ce qui contribue au vieillissement.
- Problèmes de réparation de l'ADN : Le corps a un système de réparation pour les dommages à l'ADN, mais ce système s'affaiblit avec l'âge.
- Changements épigénétiques : Ce sont des changements chimiques qui affectent l'expression des gènes sans changer la séquence de l'ADN et peuvent influencer le vieillissement.
- Problèmes mitochondriaux : Les mitochondries produisent de l'énergie pour les cellules, et leur dysfonctionnement peut mener à divers problèmes de santé.
- Autophagie : C'est le processus de nettoyage des cellules endommagées, et sa réduction peut affecter la santé en vieillissant.
Comprendre comment les MLA interagissent avec ces processus de vieillissement est crucial pour développer de meilleurs traitements.
Le rôle de la génétique
Des recherches ont montré que certains gènes et signaux protéiques sont directement liés à notre durée de vie et à notre vieillissement. Certaines études ont suggéré que certains gènes jouent un rôle dans le vieillissement et les maladies. L'interaction entre le vieillissement et les MLA implique des voies et des gènes partagés. Par exemple, des gènes liés à la sénescence cellulaire se chevauchent souvent avec ceux liés aux MLA.
Une étude a analysé comment ces gènes sont liés à diverses maladies en utilisant des données d'une large étude de santé au Royaume-Uni. Ils ont identifié des groupes de maladies qui ont tendance à se produire ensemble avec l'âge et ont noté que les maladies avec des âges d'apparition similaires partagent souvent des liens génétiques.
Pleiotropie et son importance
La pléiotropie est un concept où un seul gène affecte plusieurs traits ou maladies. Ce concept est important lorsqu'on regarde les MLA puisque certains gènes peuvent influencer plusieurs conditions. Par exemple, un gène qui impacte la circulation sanguine peut se rattacher à la fois à un AVC et au cholestérol élevé.
En comprenant les MLA, les catégoriser en fonction des tissus qu'elles affectent peut aider à clarifier comment différentes maladies sont connectées. Par exemple, les maladies touchant le système cardiovasculaire pourraient être regroupées, tandis que celles affectant le système musculo-squelettique formeraient un autre groupe.
Interactions indirectes des gènes
Toutes les interactions entre gènes ne sont pas directes. Certains gènes pourraient influencer plusieurs maladies par leurs connexions avec d'autres gènes, ce qu'on appelle des interactions indirectes. Reconnaître ces interactions indirectes peut fournir des insights plus profonds sur le développement des maladies et les traitements potentiels.
Spécificité des tissus et ses effets
Différents gènes peuvent avoir des rôles uniques dans divers tissus du corps. Par exemple, un gène pourrait jouer un rôle important dans le cœur mais moins dans le cerveau. Cette spécificité tissulaire affecte notre compréhension de la relation entre le vieillissement et les MLA.
Des études ont montré que certains gènes liés au vieillissement fonctionnent différemment selon les tissus, indiquant qu'ils peuvent avoir des impacts variés en fonction de l'organe impliqué.
Méthodologie de recherche
Dans une étude récente, des chercheurs ont examiné comment les gènes sont connectés à 58 MLA en utilisant des données d'une grande base de données de santé. Ils ont regardé différents types d'interactions entre gènes et comment celles-ci sont liées à des MLA spécifiques. L'étude a impliqué plusieurs bases de données pour rassembler des informations sur les connexions et les voies des gènes.
Fait intéressant, bien que les gènes humains liés au vieillissement montrent un chevauchement limité avec les gènes associés aux MLA, leurs interactions indirectes étaient plus étendues. Cela indique que même si deux ensembles de gènes ne sont pas directement liés, ils pourraient quand même s'influencer mutuellement par divers voies.
Prédiction des gènes liés au vieillissement
L'étude a utilisé des méthodes d'apprentissage machine pour prédire de nouveaux gènes associés au vieillissement. Ils ont découvert que certains réseaux de gènes étaient meilleurs pour prédire des traits liés au vieillissement. Les résultats ont révélé des domaines où ces gènes pourraient influencer des processus comme le métabolisme et la réparation des cellules.
Les gènes liés au vieillissement les mieux prédits avaient souvent très peu d'associations directes avec des maladies mais montraient de fortes connexions indirectes. Cela suggère que beaucoup de gènes influençant le vieillissement le font de manière subtile plutôt que par des effets directs sur les maladies.
Perspectives sur le système immunitaire et le vieillissement
Le système immunitaire a montré des liens significatifs avec le vieillissement et les MLA. Les gènes liés aux troubles du système immunitaire montrent souvent des niveaux élevés d'interaction avec d'autres communautés de gènes. Cela suggère que comprendre comment le système immunitaire change avec l'âge pourrait fournir des insights essentiels sur la santé globale et la gestion des maladies.
Conclusion
En résumé, la relation entre le vieillissement et les maladies est complexe, impliquant des interactions directes et indirectes entre les gènes. La recherche continue de découvrir comment ces connexions fonctionnent, surtout comment certains gènes contribuent à plusieurs maladies liées à l'âge. Comprendre ces connexions est crucial pour développer des traitements et interventions efficaces visant à améliorer la santé en vieillissant. Des investigations supplémentaires sur ces réseaux génétiques et leurs interactions pourraient conduire à des avancées significatives dans notre capacité à gérer et traiter efficacement les maladies liées à l'âge.
Titre: Pleiotropy and Disease Interactors: The Dual Nature of Genes Linking Ageing and Ageing-related Diseases
Résumé: Ageing-related diseases (ARDs) exhibit a broad spectrum of phenotypes yet consistently increase in incidence with advancing age. This suggests that, despite their diversity, ARDs could potentially share common biological processes deeply rooted in the mechanisms of ageing, presenting opportunities for unified therapeutic strategies. Using a network approach, we analysed gene proximity to 52 ARDs from the UK Biobank, integrating with protein-protein interaction (PPI), gene coexpression, KEGG pathways, and ageing-related genes. Interestingly, while most ageing-related genes did not associate with ARDs, they were closer to multiple ARDs than random genes. This was mainly due to indirect connections to diverse Communities of ARDs (ARCs), what we call iARC-Interactors, implying indirect association to multiple ARDs through interaction with ARD-related genes, primarily via PPI and KEGG. Genes that are associated with multiple ARCs, i.e., Pleiotropic genes, were predominantly related to immunological disorders. We found a polarizing effect. When compared to multiple ageing- and disease-related genes, high Pleiotropic genes showed the highest tissue specificity and lowest coexpression with themselves and other diseases. In contrast, high iARC-interactive genes (as those of ageing) significantly displayed the exact opposite effects, suggesting two mechanisms for genes to affect multiple ARDs, one operating through modulatory genes that simultaneously affect numerous tissues and processes; and another rather specialised, affecting single tissues that are widespread across the body, as potentially occurring in autoimmune diseases. Lastly, we used Machine Learning (ML) to predict potentially novel ageing-related genes based on each networks iARC-Interactions and genes proximity to ARDs. PPI and KEGG showed the best performance with their top candidate genes enriched for regulation of protein metabolic process, protein stabilization, positive regulation of developmental process, and cellular response to chemical stimulus. This work paints a deeper picture of the multiple types of interactions between ageing-related processes and ARDs.
Auteurs: Joao Pedro de Magalhaes, G. D. Vega Magdaleno
Dernière mise à jour: 2024-05-22 00:00:00
Langue: English
Source URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.05.20.594975
Source PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.05.20.594975.full.pdf
Licence: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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