Israël : un algorithme pour arrêter le processus de vieillissement

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Keren Yizhak, étudiante en doctorat dans le laboratoire de biologie computationnelle du professeur Eytan Ruppin à l’école d’Informatique de l’Université de Tel-Aviv d’Israël et ses collègues de l’Université de Bar-Ilan ont mis au point un algorithme informatique identifiant quels gènes peuvent être “désactivés” pour créer le même effet anti-âge qu’une restriction calorique, l’un des rares moyens éprouvé connu jusqu’à présent pour lutter contre le vieillissement.

Les résultats, publiés dans la revue Nature Communications, pourraient conduire au développement de nouveaux médicaments pour traiter le vieillissement.

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« La plupart des algorithmes utilisés en bioinformatique tentent de trouver des cibles de médicaments qui tuent les cellules, pour traiter le cancer ou les infections bactériennes par exemple», explique Keren Yizhak. « Notre algorithme est le premier dans notre domaine à rechercher une cible médicamenteuse non pas pour tuer des cellules, mais pour les transformer d’un état ​​pathologique en un corps sain ».

Le laboratoire du Prof. Ruppin est en tête de file dans le domaine de plus en plus développé de la modélisation métabolique à l’échelle du génome, branche qui a pour but de décrire le métabolisme des cellules vivantes à l’aide d’équations mathématiques sous forme de différents modèles numérisés qui servent de laboratoires numériques. L’algorithme développé par Keren Yizhak et son équipe, appelé « algorithme de transformation métabolique » ou MTA, peut relever des informations sur les deux états métaboliques, ‘pathologique’ et ‘sain’, et prévoir les changements environnementaux ou génétiques nécessaires pour passer de l’un à l’autre.

Utilisant des levures, dont l’ADN est, étonnamment, similaire à celui de l’être humain, elle a appliqué son algorithme pour ‘prédire’ les gènes à désactiver pour que l’expression génétique à l’intérieur de la cellule d’une vieille levure ressemble à celui d’une jeune. Certains des gènes identifiés par l’algorithme étaient déjà connus pour prolonger la durée de vie des levures lorsqu’ils sont désactivés. Parmi les autres gènes qu’elle a trouvés, Keren Yizhak en a envoyé sept à tester dans un laboratoire de l’Université de Bar-Ilan. Là, les chercheurs Orshay Gabay et Haim Cohen ont découvert  que la désactivation de deux de ces gènes, GRE3 et ADH2, étend de manière significative la durée de vie de la levure.

« On s’attendait à ce qu’environ trois pour cent des gènes de la levure agisse sur sa durée de vie », a déclaré la doctorante. « Nous avons obtenu 10 fois la fréquence attendue. Ces résultats sont donc très encourageants ». Capable de proposer une vision systémique du métabolisme cellulaire, l’algorithme a de plus montré que la désactivation des gènes GRE3 et ADH2 a augmenté le niveau de stress oxydatif chez la levure, augmentation similaire à celle produite par la restriction calorique.

Pour parfaire son test, la doctorante a appliqué l’algorithme MTA à une information métabolique humaine. MTA a pu identifier un ensemble de gènes capable de transformer entre  40 et 70 pour cent des différences entre l’information génétique  ‘jeune’ et ‘vieille’ dans quatre études de cas différentes. Même s’il n’existe actuellement aucun moyen de vérifier les résultats chez les humains, la plupart de ces gènes identifiés par l’algorithme sont connus pour prolonger la durée de vie chez les levures, les vers et les souris.

La doctorante a pour projet de vérifier les résultats obtenus sur les levures sur des souris génétiquement modifiées. Un jour, des médicaments pourraient être développés pour cibler des gènes chez l’homme, ce qui pourrait potentiellement nous permettre de vivre plus longtemps. En attendant, Keren Yizhak suggère également que MTA pourrait être appliqué à la recherche de cibles de médicaments pour des maladies dans lesquelles le métabolisme joue un rôle important, notamment l’obésité, le diabète, les troubles neurodégénératifs et certains types de cancer.

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