Introduction
Comprendre les biomarqueurs du vieillissement est essentiel pour appréhender le processus de vieillissement et élaborer des stratégies efficaces visant à favoriser la durée de vie en bonne santé et la longévité. Ces biomarqueurs fournissent des indicateurs mesurables de l'âge biologique, permettant aux chercheurs et aux cliniciens d'évaluer dans quelle mesure l'organisme fonctionne au-delà de l'âge chronologique.
L'évaluation du processus de vieillissement sous plusieurs angles offre une vision globale, allant de marqueurs moléculaires comme la longueur des télomères et les horloges de méthylation de l'ADN à des indicateurs phénotypiques tels que la force de préhension et la vitesse de marche. Cet article examine les biomarqueurs du vieillissement pertinents, notamment les marqueurs moléculaires, phénotypiques, diagnostiques et épigénétiques, afin de comprendre, prédire et potentiellement modifier l'évolution du vieillissement.
Les biomarqueurs du vieillissement peuvent reposer sur des données phénotypiques (fonction physique et anthropométrie) et des données moléculaires (par exemple, la longueur des télomères, les horloges épigénétiques et les biomarqueurs sanguins de laboratoire). Les biomarqueurs de laboratoire de routine sont généralement mesurés dans des laboratoires cliniques accrédités selon des méthodes standardisées. Une combinaison complète de biomarqueurs de laboratoire, épigénétiques, non épigénétiques, de capacité physique, de fonction organique, ainsi que de marqueurs de sénescence, est très probablement la clé pour formuler un biomarqueur composite valide du vieillissement.
Cependant, un biomarqueur standardisé (composite) du vieillissement qui mesure spécifiquement tous les aspects importants du vieillissement reste encore à établir et à valider pleinement.
Biomarqueurs moléculaires du vieillissement
Les biomarqueurs moléculaires du vieillissement reposent sur des analyses à haut débit, dont la valeur prédictive est souvent inconnue et qui sont principalement utilisées dans un contexte de recherche uniquement. Il s'agit pour la plupart de biomarqueurs dits à l'échelle du génome entier (« omiques »).
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Catégorie de biomarqueur |
Sous-catégorie de biomarqueur |
Biomarqueur |
Tendance avec l'âge |
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ADN et chromosome |
Télomère |
Longueur des télomères leucocytaires |
Diminution |
| ADN et chromosome |
Réparation de l'ADN |
Immunohistochimie γ-H2A.X |
Augmentation |
| ADN et chromosome |
Modification épigénétique |
Méthylation de l'ADN |
Hypométhylation globale et hyperméthylation locale |
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Transcriptome de l'ARN |
Profils transcriptomiques |
Hétérogénéité de CD38 dans les cellules T CD4+ & CD27+ |
Diminution |
| Transcriptome ARN |
Hétérogénéité de CD197 dans les cellules T CD4+ & CD25+ |
Augmentation |
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| Transcriptome ARN |
microARN circulants (miRNAs) |
miR-34a, miR-21, miR-126-3p |
Augmentation |
| Transcriptome ARN |
miR-151a-3p, miR-181a-5p, miR-1248 |
Diminution |
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| Transcriptome ARN |
Longs ARN non codants |
MIR31HG |
Augmentation de la sénescence cellulaire |
| Transcriptome ARN |
AK156230 |
Diminution de la sénescence cellulaire |
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| Transcriptome ARN |
Meg3 |
Augmentation de la sénescence cellulaire |
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Métabolisme |
Détection des nutriments |
Hormone de croissance et insuline/facteur de croissance 1 de type insulinique (IGF-1) |
Diminution |
| Métabolisme |
Cible mécanistique de la rapamycine (mTOR) et pS6RP |
Augmentation |
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| Métabolisme |
NAD+, SIRT1, SIRT2, SIRT3, SIRT6 |
Diminution |
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| Métabolisme |
Métabolisme des protéines |
La carbamylation des protéines, comme le taux d’homocitrulline |
Augmentation |
| Métabolisme |
Produits finaux de glycation avancée et N-glycanes |
Augmentation |
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| Métabolisme |
Métabolisme lipidique |
Triglycérides |
Augmentation |
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Stress oxydatif et mitochondries |
o-tyrosine, 3-chlorotyrosine, 3-nitrotyrosine, 8-iso prostaglandin F2α, 8-hydroxy-2′-deoxyguanosine, 8-hydroxyguanosine |
Augmentation |
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Sénescence cellulaire |
β-galactosidase associée à la sénescence |
Augmentation de la sénescence cellulaire |
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| Sénescence cellulaire |
p16INK4A |
Augmentation de la sénescence cellulaire |
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Inflammation et communication intercellulaire |
Phénotype sécrétoire associé à la sénescence |
Augmentation |
Tableau: Biomarqueurs moléculaires du vieillissement.
Source: Xia, X. & Chen, W. & McDermott, J. & Han, J. (2017). Biomarqueurs moléculaires et phénotypiques du vieillissement. F1000Research 6: 860.
Test sanguin GlycanAge
GlycanAge est un test sanguin à réaliser à domicile qui analyse les glycanes (des sucres qui recouvrent les cellules) dans l’organisme afin de déterminer votre âge biologique. Ils examinent la composition du glycome des IgG (qui régule l’inflammation chronique de bas grade et favorise le vieillissement). La technologie GlycanAge va au-delà des tests d’âge biologique existants en intégrant les aspects génétiques, épigénétiques et environnementaux du vieillissement.(1)
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Biomarqueurs phénotypiques du vieillissement
Les biomarqueurs phénotypiques non moléculaires décrivent les fonctions physiologiques du corps, en particulier les capacités physiques et la fonction des organes. Le vieillissement entraîne des modifications aux niveaux structurel, fonctionnel et moléculaire de la plupart des cellules, tissus et systèmes d’organes. La perte progressive et graduelle des fonctions de maintenance des tissus est particulière au vieillissement.(2)
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Catégorie de biomarqueur |
Biomarqueur |
Tendance avec l’âge |
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Fonction physique |
Vitesse de marche |
Diminution |
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Lever de chaise |
Diminution |
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Équilibre en station debout |
Diminution |
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Force de préhension |
Diminution |
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Anthropométrie |
Masse musculaire |
Diminution |
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Indice de masse corporelle |
Augmentation |
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Tour de taille |
Augmentation |
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Caractéristiques faciales |
Largeur de la bouche |
Augmentation |
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Largeur du nez |
Augmentation |
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Distance bouche-nez |
Augmentation |
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Inclinaison du coin de l’œil |
Diminution |
Tableau : Biomarqueurs phénotypiques du vieillissement.
Source : Xia, X. & Chen, W. & McDermott, J. & Han, J. (2017). Molecular and phenotypic biomarkers of aging. F1000Research 6: 860.
Biomarqueurs diagnostiques du vieillissement
Les biomarqueurs diagnostiques aident à diagnostiquer, confirmer ou exclure une maladie. Ils peuvent être pronostiques de décès (mortalité) ou de l’apparition et de la progression d’une maladie (morbidité). Les biomarqueurs diagnostiques peuvent également être prédictifs pour surveiller le succès ou l’échec d’un traitement. Ces biomarqueurs sont aussi utilisés en santé préventive pour prédire et, plus important encore, prévenir l’apparition d’une maladie.
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Biomarqueur potentiel |
Processus lié à l’âge |
Résultat possiblement lié au vieillissement |
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Lymphocytes/GB (dans la numération formule sanguine complète) [PA] |
Inflammation et maladies auto-immunes |
Chroniquement abaissé ou élevé |
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Insuline |
Résistance à l’insuline & état diabétique |
Chroniquement élevé |
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Glucose & glucose à jeun |
Résistance à l’insuline & diabète |
Chroniquement élevé |
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Protéine C-réactive (CRP/hs-CRP) [IA & PA] |
Inflammation, cancer & maladie cardiovasculaire |
Chroniquement élevé |
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Cholestérol |
Maladie cardiovasculaire |
Chroniquement abaissé ou élevé |
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Albumine [PA] |
Dysfonction rénale et hépatique |
Abaissé |
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IL-6 [PA] |
Inflammation |
Élevé |
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Facteur de nécrose tumorale alpha (TNF-α) |
Inflammation et cancer |
Élevé |
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Hémoglobine |
Anémie et autres troubles hématopoïétiques |
Chroniquement abaissée ou élevée |
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Facteur de croissance analogue à l’insuline 1 (IGF-1) |
Maladie métabolique |
Élevé |
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Cholestérol LDL |
Maladie cardiovasculaire |
Chroniquement abaissé ou élevé |
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Triglycérides |
Maladie cardiovasculaire |
Chroniquement élevé |
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Cholestérol HDL |
Maladie cardiovasculaire |
Chroniquement abaissé |
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Créatinine [PA] |
Dysfonction rénale |
Élevé |
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Monocytes |
Inflammation |
Chroniquement élevé |
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Hémoglobine glyquée (HbA1C) |
Résistance à l’insuline & diabète |
Élevé |
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Cystatine C |
Dysfonction rénale |
Élevé |
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NT-proBNP |
Insuffisance cardiaque |
Élevé |
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Phosphatase alcaline [PA] |
Lésion hépatique & trouble osseux |
Chroniquement élevé |
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Hématocrite/GR (dans la numération formule sanguine) |
Anémie |
Chroniquement diminué ou élevé |
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D-dimère |
État d’hypercoagulabilité |
Élevé |
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IL-8 [IA] |
Inflammation |
Élevé |
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Inhibiteur de l’activateur du plasminogène-1 (PAI1) |
État prothrombotique dans le cancer et d’autres phases aiguës |
Chroniquement élevé |
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Bilirubine |
Dysfonction hépatique |
Chroniquement élevé |
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Urée |
Dysfonction rénale |
Chroniquement élevé |
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IL-15 |
Inflammation |
Chroniquement élevé |
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VGM (dans la numération formule sanguine) |
Anémie et autres troubles hématopoïétiques |
Chroniquement diminué ou élevé |
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CCMH (dans la numération formule sanguine) |
Anémie et autres troubles hématopoïétiques |
Chroniquement diminué ou élevé |
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Rapport CD4/CD8 |
Déficit immunitaire et auto-immunité |
Chroniquement diminué |
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Peptide C (préférable à l’insuline) |
Résistance à l’insuline & état diabétique |
Chroniquement élevé |
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IL1-β |
Inflammation |
Chroniquement élevé |
Tableau: Marqueurs sanguins potentiels de laboratoire de routine.
Source adaptée de: Hartmann, A. et al. (2021). Ranking biomarkers of aging by citation profiling and effort scoring. Frontiers in Genetics 12: 797.
Biomarqueurs épigénétiques de laboratoire
L’épigénome est un système dynamique qui joue un rôle majeur dans le vieillissement. La méthylation de l’ADN et les modifications des histones évoluent avec l’âge chronologique et avec les maladies chroniques au fil du temps.(3) Le vieillissement est associé à une hypométhylation générale et à une hyperméthylation locale. Pour analyser correctement la méthylation de l’ADN, diverses « horloges épigénétiques » ont été développées (telles que l’horloge de Horvath, l’horloge de Weidner et l’horloge de Hannum).(4)
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Biomarqueur potentiel |
Matériel & méthode |
Prédiction |
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Méthylation de l’ADN et horloges du vieillissement : |
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Horloge de Horvath |
ADN (analyse de méthylation) |
Âge chronologique |
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Horloge de Hannum |
ADN (analyse de la méthylation) |
Âge chronologique |
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DNAm GrimAge |
ADN (analyse de la méthylation) |
Âge biologique |
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DNAm PhenoAge |
ADN (analyse de la méthylation) |
Âge biologique |
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Horloge de Weidner |
ADN (analyse de la méthylation) |
Âge chronologique |
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EpiTOC |
ADN (analyse de la méthylation) |
Âge biologique |
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miRNA (microARN) |
ARN (séquençage de nouvelle génération, puces à ADN) |
Morbidité, mortalité |
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Profils d’expression des ARN non codants |
ARN (séquençage) |
Âge chronologique |
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exRNA (ARN extracellulaire) |
Sang/plasma (séquençage de nouvelle génération) |
Morbidité, mortalité |
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Modifications des histones : |
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Méthylation de H4K20 |
Sang/plasma (méthodes multiples) |
Stress cellulaire |
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Acétylation de H4K16 |
Sang/plasma (méthodes multiples) |
Stress cellulaire |
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Méthylation de H3K4 |
Extrait protéique (méthodes multiples) |
Stress cellulaire |
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Méthylation de H3K9 |
ADN tissulaire (méthodes multiples) |
Stress cellulaire |
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Méthylation de H3K27 |
ADN tissulaire (méthodes multiples) |
Stress cellulaire |
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Remodelage de la chromatine |
ADN (tests de remodelage de la chromatine) |
Âge chronologique |
Tableau : Biomarqueurs épigénétiques potentiels.
Source adaptée de : Hartmann, A. et al. (2021). Ranking biomarkers of aging by citation profiling and effort scoring. Frontiers in Genetics 12: 797.
En résumé : Le vieillissement est un processus extrêmement complexe et hautement individuel, qui n’est pas encore entièrement compris. Par conséquent, de nombreux biomarqueurs liés au vieillissement ne font peut-être qu’en effleurer la surface et n’offrir qu’un point de vue sous un angle spécifique sur ce qui relève du vieillissement. Ainsi, une combinaison de tests de laboratoire de routine à large spectre, de tests épigénétiques, de biomarqueurs moléculaires et de marqueurs phénotypiques peut constituer la meilleure solution pour évaluer de manière globale le processus de vieillissement d’un individu.
DNAm PhenoAge - Un test de biomarqueur du vieillissement biologique facile à réaliser
Une étude de Levine et al. 2018 a introduit une approche novatrice pour développer un biomarqueur épigénétique du vieillissement à l’aide de la méthylation de l’ADN (DNAm). Ce nouveau biomarqueur, DNAm PhenoAge, représente une avancée importante par rapport aux marqueurs précédents, car il se concentre sur l’âge phénotypique plutôt que sur l’âge chronologique, ce qui améliore la prédiction de l’espérance de vie en bonne santé et des risques de mortalité. DNAm PhenoAge démontre une capacité remarquable à prédire un large éventail d’issues de morbidité et de mortalité, en particulier les maladies cardiovasculaires et coronariennes. Contrairement aux biomarqueurs antérieurs, DNAm PhenoAge étend son pouvoir prédictif au-delà des échantillons sanguins à d’autres tissus.(4)
La nature modérément héritable du biomarqueur est liée à des marqueurs d’immunosénescence, à des processus pro-inflammatoires et à divers facteurs associés au vieillissement. DNAm PhenoAge surpasse les biomarqueurs épigénétiques antérieurs grâce à la sélection spécifique de sites CpG optimisés pour prédire la dysrégulation physiologique. Bien qu’il ne soit pas destiné à remplacer les biomarqueurs cliniques dans les décisions médicales, DNAm PhenoAge offre des informations précieuses sur les mécanismes du vieillissement et sur l’évaluation des interventions liées au vieillissement.
En outre, la capacité du biomarqueur à différencier le vieillissement préclinique et les vitesses de vieillissement spécifiques aux cellules et aux tissus en fait un outil précieux pour diverses études liées à l’âge. L’étude examine les associations entre DNAm PhenoAge et les voies transcriptionnelles, révélant des liens avec les voies pro-inflammatoires, de l’interféron et de réparation des dommages. L’héritabilité de DNAm PhenoAge est possible, ce qui nécessite des recherches supplémentaires pour en élucider l’architecture génétique.
Fait intéressant, DNAm PhenoAge reste relativement stable au fil du temps, ce qui soulève des questions sur l’influence de la génétique et la persistance des caractéristiques sociales et comportementales. Les applications potentielles du biomarqueur incluent l’évaluation des interventions sur le vieillissement et l’obtention d’informations sur la dynamique du processus de vieillissement. DNAm PhenoAge apparaît comme un biomarqueur prometteur, avec des implications pour la recherche fondamentale sur les mécanismes du vieillissement et pour des applications translationnelles pratiques.
La liste des biomarqueurs inclus dans le test DNAm PhenoAge :
- Albumine (g/L) – foie
- Créatinine (μmol/L) – rein
- Glucose, sérum (mmol/L) – métabolique
- Protéine C-réactive (mg/dL) – inflammation
- Volume globulaire moyen (fL) – immunitaire
- Largeur de distribution des globules rouges (%) – immunitaire
- Phosphatase alcaline (U/L) – foie
- Numération des globules blancs (1000 cellules/μL) - immunitaire
Calculez votre DNAm PhenoAge ici (si vous disposez de tous les biomarqueurs testés mentionnés ci-dessus).
Conclusion
Le vieillissement est un processus multifactoriel et hautement individualisé, influencé par des changements moléculaires, cellulaires et physiologiques. Les biomarqueurs du vieillissement, allant de la longueur des télomères et des profils de méthylation de l’ADN aux mesures de la performance physique et de la fonction des organes, fournissent un cadre précieux pour étudier et gérer cette complexité. Malgré des avancées importantes, aucun biomarqueur standardisé unique ne capture pleinement toutes les dimensions du vieillissement, ce qui souligne la nécessité d’approches intégratives combinant plusieurs types de biomarqueurs. Des outils tels que DNAm PhenoAge représentent une étape prometteuse, offrant des informations sur les mécanismes biologiques du vieillissement et sur les interventions potentielles. Avec davantage de développement, de recherche scientifique et d’expérience, ces biomarqueurs continueront de servir d’instruments essentiels pour faire progresser la médecine de précision, promouvoir un vieillissement en bonne santé et optimiser les stratégies de longévité.
Références scientifiques :
- Dall’Olio, F., & Malagolini, N. (2021). Modifications de la glycosylation de l’immunoglobuline G dans le vieillissement et d’autres affections inflammatoires. Antibody Glycosylation, 303-340.
- López-Otín, C. & Blasco, M. & Partridge, L. & Serrano, M. & Kroemer, G. (2013). Les caractéristiques du vieillissement. Cell 153 (6): 1194–1217.
- Ashapkin, V. & Kutueva, L. & Vanyushin, B. (2019). Horloge épigénétique: simplement un marqueur pratique ou un moteur actif du vieillissement? Reviews on Biomarker Studies in Aging and Anti-Aging Research 175–206.
Références supplémentaires pour les tableaux et les biomarqueurs:
- Xia, X. & Chen, W. & McDermott, J. & Han, J. (2017). Biomarqueurs moléculaires et phénotypiques du vieillissement. F1000Research 6: 860.
- Hartmann, A. et al. (2021). Classement des biomarqueurs du vieillissement selon le profilage des citations et un système de notation de l'effort. Frontiers in Genetics 12: 797.
