Bowhead whales in the Arctic ice fileds
« Le monde de demain » par Viviane Lalande / Scilabus

Qu’apprendre de ces animaux champions de la longévité ?

avec Andrew Steele, docteur en physique à l'Université d'Oxford, auteur et chroniqueur chez Polytechnique Insights
Le 12 juillet 2022 |
7 min. de lecture
Andrew Steele
Andrew Steele
docteur en physique à l'Université d'Oxford, auteur et chroniqueur chez Polytechnique Insights

Il existe des insectes éphé­mères dont les femelles émergent, s’accouplent, pondent leurs œufs et meurent sous les 5 minutes qui suivent. De l’autre côté du spectre de la lon­gé­vi­té, on estime la durée de vie des requins nageant dans les eaux gla­ciaires du Groen­land à envi­ron 400 ans. La diver­si­té des espé­rances de vie dans la nature      est aus­si incroyable que l’étendue des tailles, formes, régimes et styles de vie obser­vables chez les êtres vivants.  Qu’est-ce que les ani­maux peuvent donc nous apprendre sur notre propre vieillissement ?

1. Les vers de terre

Avec son mil­li­mètre de long, et sa trans­pa­rence qua­si-par­faite, il fau­dra sûre­ment être muni d’un micro­scope, et un peu d’aide, pour repé­rer le C. ele­gans — nom scien­ti­fique don­né à un modeste ver néma­tode, deve­nu l’un des piliers de la recherche sur le vieillis­se­ment. Ces néma­todes ont été décou­verts par le scien­ti­fique Syd­ney Bren­ner dans son com­post1 en cher­chant un nou­veau « modèle d’organisme » — une créa­ture qui par­tage suf­fi­sam­ment de carac­té­ris­tiques bio­lo­giques avec des ani­maux plus com­plexes, comme l’humain, mais qui est plus facile à étu­dier en labo­ra­toire, nous per­met­tant de mieux com­prendre com­ment nous fonctionnons. 

Le ver nous apporte de nom­breux avan­tages concer­nant les recherches sur la lon­gé­vi­té : sa petite taille per­met d’en culti­ver des cen­taines dans une boîte de Pétri et son espé­rance de vie natu­relle, ne dépas­sant pas les deux semaines, donne la pos­si­bi­li­té de faire des expé­riences détaillées en quelques mois, là où les conclu­sions devraient prendre des années, voire des décen­nies, pour des ani­maux à la durée de vie plus longue.

Par­mi ses nom­breuses contri­bu­tions à la recherche en bio­lo­gie, la plus remar­quable qu’il nous ait apprise est qu’il suf­fit de modi­fier un seul gène pour étendre dras­ti­que­ment la durée de vie d’une espèce. Le pre­mier « gène de lon­gé­vi­té » du ver a été décou­vert à la fin des années 1980, et a per­mis, à cette époque, d’augmenter d’environ 50 % la durée de vie de ce der­nier2 — cepen­dant, l’idée que l’altération d’un seul gène pou­vait étendre l’espérance de vie d’une créa­ture en ayant plus de 20 000 était tel­le­ment excen­trique, qu’elle n’a su atti­rer suf­fi­sam­ment d’attention sur elle. Peu d’années après, un autre gène a été décou­vert, et celui-ci per­met­tait de dou­bler la durée de vie du ver — pas­sant de deux semaines à quatre3. Ce résul­tat      étant encore plus sur­pre­nant – d’autant qu’il a été fait sur un gène tota­le­ment dif­fé­rent – a pous­sé les scien­ti­fiques à recon­si­dé­rer cette folle idée.

Aujourd’hui, il y a un énorme cata­logue de gènes pou­vant aug­men­ter l’espérance de vie : le C. ele­gans en a plus de 600, et il en existe des cen­taines sup­plé­men­taires dans d’autres orga­nismes4. Par exemple, la sou­ris ayant vécu le plus long­temps n’avait pas de régime par­fait, ni de pro­gramme d’exercices spé­ci­fique, ou de médi­ca­ments miracles — la « sou­ris de Laron » avait une seule muta­tion sur un gène lié à l’hormone de crois­sance, une muta­tion qui a per­mis à cette cham­pionne de la lon­gé­vi­té de mou­rir à une semaine de son cin­quième anni­ver­saire, alors que les sou­ris « nor­males » vivent rare­ment au-des­sus des trois ans5.  

2. Les opossums

Fina­le­ment, pour­quoi les vers vivent-ils seule­ment 14 jours, et les sou­ris quelques années, alors que les requins du Groen­land, eux, peuvent vivre plus de 400 ans ? C’est vrai, pour­quoi les créa­tures gran­dissent à en deve­nir faibles, pour en mou­rir ensuite ? L’évolution est bien sou­vent résu­mée à « la sur­vie du plus fort » — alors pour­quoi nous per­met-elle de vieillir jusqu’à mou­rir ? L’opossum, un mar­su­pial amé­ri­cain qui res­semble à une sou­ris de la taille d’un chat, a four­ni une indi­ca­tion for­tuite sur la manière dont cela peut se pro­duire dans la nature. 

L’écologiste Steve Aus­tad a com­men­cé à étu­dier ces créa­tures lorsqu’elles se sont éga­rées dans des pièges pla­cés par un de ses col­lègues, pré­vus pour des renards tro­pi­caux. Il décide de pro­fi­ter de ces prises invo­lon­taires pour les équi­per de col­liers émet­teurs. C’est en conti­nuant à les étu­dier qu’il a consta­té quelque chose de remar­quable : la vitesse incroyable à laquelle ils vieillis­saient. Les ani­maux pas­saient d’adultes plei­ne­ment fonc­tion­nels à décré­pits ou décé­dés en quelques mois.

Pour­quoi les opos­sums perdent-ils si rapi­de­ment la forme ? La réponse, mal­heu­reu­se­ment pour eux, est qu’ils sont déli­cieux. Ima­gi­nez la vie du point de vue d’un de ces opos­sums : en tant que sou­ris docile de la taille d’un chat, vous feriez un excellent casse-croûte pour un pré­da­teur (comme ces renards tro­pi­caux que le col­lègue d’Austad essayait d’attraper). Par consé­quent, plus de la moi­tié des opos­sums sau­vages trouvent la mort entre les griffes (ou les serres) d’une autre créa­ture. Si les opos­sums vieillissent      avec une telle vitesse, c’est en rai­son d’un com­pro­mis évo­lu­tif6 : il est inutile de res­ter en forme et en bonne san­té jusqu’à l’âge de 10 ans, si l’on est presque sûr d’être man­gé au cours des trois ou quatre pre­mières années. Au lieu de cela, l’évolution concentre l’énergie de l’opossum pour qu’il ait beau­coup de bébés avant que les pré­da­teurs ne le dévorent, sans se pré­oc­cu­per de l’effondrement de son corps s’il par­vient à évi­ter son mal­heu­reux destin.

Ain­si, selon la théo­rie d’Austad, s’il pou­vait trou­ver une popu­la­tion d’opossums dans un endroit sans pré­da­teurs, l’évolution pour­rait adop­ter une approche dif­fé­rente : gran­dir et vieillir à un rythme plus lent, sans se pré­ci­pi­ter pour lit­té­ra­le­ment et méta­pho­ri­que­ment dépas­ser les pré­da­teurs en ayant des enfants aus­si vite que pos­sible. Il a effec­ti­ve­ment trou­vé un tel endroit : l’île de Sape­lo, juste au nord de la Flo­ride, qui, après s’être sépa­rée du conti­nent amé­ri­cain il y a 4 000 ans, a per­du ses grands car­ni­vores. 4 000 ans, c’est peut-être long pour l’homme, mais c’est assez court pour que l’on puisse obser­ver la sélec­tion natu­relle en action.

Ce qu’il a décou­vert sur Sape­lo, c’est une popu­la­tion d’opossums intré­pides : contrai­re­ment à leurs homo­logues du conti­nent qui étaient ner­veux et noc­turnes, eux se pro­me­naient à la vue de tous, en plein jour. Et, alors que les opos­sums du conti­nent avaient une durée de vie maxi­male de 2,5 ans, les ver­sions intré­pides de Sape­lo pou­vaient vivre près de quatre ans7. Au cours de quelques mil­liers de géné­ra­tions d’opossums, une élé­gante expé­rience natu­relle nous a mon­tré pour­quoi nous vieillis­sons : l’évolution n’investit pas les res­sources néces­saires pour main­te­nir une espèce en vie, si elle risque de toute façon de mou­rir d’une autre cause.

3. Les baleines

Si le fait de s’installer sur une île sans pré­da­teurs et d’élever pro­gres­si­ve­ment des humains plus âgés pen­dant des mil­liers d’années res­semble à un roman de science-fic­tion dys­to­pique, la leçon tirée des opos­sums peut nous mener à quelque chose de plus réa­li­sable. Si vous vou­lez trou­ver des ani­maux qui vivent vrai­ment long­temps, trou­vez ceux qui sont peu expo­sés aux pré­da­teurs — et peut-être que nous pour­rions apprendre quelque chose sur la lon­gé­vi­té au tra­vers de leur biologie.

La baleine boréale en est un bon exemple. Avec ses 100 tonnes, elle fait par­tie des plus grands ani­maux ayant jamais vécu et, par consé­quent, elle est très rare­ment man­gée — quelques rap­ports font état de groupes d’orques atta­quant des baleines boréales, mais leur prin­ci­pale menace reste l’industrie de la chasse à la baleine, qui, heu­reu­se­ment, appar­tient main­te­nant en grande par­tie au pas­sé. En consé­quence, ces géants des océans ont acquis l’une des durées de vie les plus longues de la nature — on estime que la plus vieille baleine jamais enre­gis­trée avait 211 ans8.

Des ani­maux d’une telle gran­deur qu’ils n’en sont presque pas comes­tibles, dotés d’une durée de vie incroyable, cor­res­pondent pré­ci­sé­ment aux attentes de l’évolution, mais pré­sentent un cer­tain para­doxe lorsqu’on les consi­dère à l’échelle cel­lu­laire. La taille d’une cel­lule reste plus ou moins constante, qu’il s’agisse d’un être humain, d’une sou­ris ou d’une baleine de 100 tonnes, ce qui signi­fie qu’une baleine boréale pos­sède envi­ron 1000 fois plus de cel­lules qu’une per­sonne, et celles-ci vivent au moins deux fois plus long­temps. L’énigme qui en découle est simple : pour­quoi les baleines boréales ne sont-elles pas toutes atteintes d’un cancer ?

Le can­cer est cau­sé par des erreurs aléa­toires appa­rais­sant dans le code géné­tique d’une cel­lule. C’est l’une des rai­sons pour les­quelles le can­cer est une mala­die du vieillis­se­ment : plus on vit long­temps, plus ces erreurs géné­tiques ont le temps de pro­li­fé­rer. Cela signi­fie éga­le­ment que chaque cel­lule pré­sente un risque ; le fait d’en avoir 1000 fois plus devrait aug­men­ter consi­dé­ra­ble­ment les « chances » d’en déve­lop­per un. Et pour­tant, les baleines ne semblent pas être des géantes tumeurs nageuses. Quel est leur secret ? Une sug­ges­tion a été faite en fouillant dans le code géné­tique de la baleine boréale : elle pos­sède des copies sup­plé­men­taires et des varia­tions sub­tiles des gènes res­pon­sables de la répa­ra­tion de l’ADN9, ce qui signi­fie peut-être que ses cel­lules sont plus vigi­lantes aux muta­tions qui pour­raient don­ner lieu à un cancer.

En plus d’être résis­tantes au can­cer, les baleines boréales ne semblent pas non plus souf­frir de cata­ractes, l’opacification du cris­tal­lin qui affecte de nom­breux ani­maux (y com­pris les humains) à mesure que nous vieillis­sons, peut-être en rai­son des sub­stances chi­miques anti­oxy­dantes pré­sentes dans leurs len­tilles10. Pour arri­ver à des âges aus­si incroyables, les baleines doivent esqui­ver, ou retar­der, toutes les prin­ci­pales mala­dies qui nous rendent la vie misé­rable bien avant d’atteindre les 200 ans. La baleine est un ani­mal dif­fi­cile à étu­dier en labo­ra­toire, mais leur bio­lo­gie recèle très cer­tai­ne­ment quelques astuces de lon­gé­vi­té que nous ferions bien d’aller chercher.

1Mark G. Ster­ken et al., The labo­ra­to­ry domes­ti­ca­tion of Cae­no­rhab­di­tis ele­gans, Trends Genet. 31, 224–31 (2015). DOI : 10.1016/j.tig.2015.02.009
2D. B. Fried­man andT. E. John­son, Three mutants that extend both mean and maxi­mum life span of the nema­tode, Cae­no­rhab­di­tis ele­gans, define the age‑1 gene J. Geron­tol. 43, B102–9 (1988)
3C. Kenyon et al., A C. ele­gans mutant that lives twice as long as wild type, Nature 366, 461–4 (1993). DOI : 10,103 8/366 461 a 0
4GenAge data­base of ageing-rela­ted genes
5Hol­ly M. Brown-Borg and Andr­zej Bartke, GH and IGF1 : Roles in ener­gy meta­bo­lism of long-living GH mutant mice, J. Geron­tol. A Biol. Sci. Med. Sci. 67, 652–60 (2012). DOI : 10.1093/gerona/gls086
6Tho­mas Flatt and Lin­da Par­tridge, Hori­zons in the evo­lu­tion of aging, BMC Biol. 16, 93 (2018). DOI : 10.1186/s12915-018‑0562‑z
7Ste­ven N. Aus­tad, Retar­ded senes­cence in an insu­lar popu­la­tion of Vir­gi­nia opos­sums (Didel­phis vir­gi­nia­na), J. Zool. 229, 695–708 (1993)
81. J. C. George et al., Age and growth esti­mates of bow­head whales (Balae­na mys­ti­ce­tus) via aspar­tic acid race­mi­za­tion, Can. J. Zool. 77, 571–580 (1999)
9Insights into the evo­lu­tion of lon­ge­vi­ty from the bow­head whale genome, Cell Rep. 10, 112–22 (2015). DOI : 10.1016/j.celrep.2014.12.008
101. D. Borch­man, R. Stim­mel­mayr and J. C. George, Whales, lifes­pan, phos­pho­li­pids, and cata­racts, J. Lipid Res. 58, 2289–2298 (2017)

Auteurs

Andrew Steele

Andrew Steele

docteur en physique à l'Université d'Oxford, auteur et chroniqueur chez Polytechnique Insights

Après un doctorat en physique à l'université d'Oxford, Andrew Steele réalisa que le vieillissement était le défi scientifique le plus important de notre époque. Il a ainsi changé de domaine pour se tourner vers la biologie computationnelle. Après avoir passé cinq ans à utiliser l'apprentissage automatique pour étudier l'ADN et les dossiers médicaux du NHS, il est maintenant écrivain, auteur de Ageless : The new science of getting older without getting old, et présentateur plein temps.

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