Prouvé pour protéger contre un large éventail de maladies, l’exercice peut être l’intervention anti-âge la plus puissante connue de la science. Cependant, si l’activité physique peut améliorer la santé au cours du vieillissement, ses effets bénéfiques diminuent inévitablement. Les mécanismes cellulaires sous-jacents à la relation entre l’exercice, la condition physique et le vieillissement restent mal compris.
Dans un article publié dans le Actes de l’Académie nationale des sciences, les chercheurs du Joslin Diabetes Center ont étudié le rôle d’un mécanisme cellulaire dans l’amélioration de la forme physique grâce à l’entraînement physique et ont identifié une intervention anti-âge qui retardait les déclins qui se produisent avec le vieillissement dans l’organisme modèle. Ensemble, les découvertes des scientifiques ouvrent la porte à de nouvelles stratégies pour favoriser la fonction musculaire au cours du vieillissement.
« L’exercice a été largement utilisé pour améliorer la qualité de vie et se protéger contre les maladies dégénératives, et chez l’homme, un régime d’exercice à long terme réduit la mortalité globale », a déclaré l’auteur co-correspondant T. Keith Blackwell, MD, PhD, chercheur principal et Chef de section de la cellule des îlots et de la biologie régénérative à Joslin. « Nos données identifient un médiateur essentiel de la réactivité à l’exercice et un point d’entrée pour les interventions visant à maintenir la fonction musculaire au cours du vieillissement. »
Ce médiateur essentiel est le cycle de dégradation et de réparation des mitochondries, les structures spécialisées ou organites, au sein de chaque cellule responsable de la production d’énergie. La fonction mitochondriale est essentielle à la santé et à la perturbation de la dynamique mitochondriale, du cycle de réparation des mitochondries dysfonctionnelles et de la restauration de la connectivité entre les organites producteurs d’énergie ; Il a été lié au développement et à la progression de maladies chroniques liées à l’âge telles que les maladies cardiaques et le diabète de type 2.
« Alors que nous percevons que nos muscles traversent un schéma de fatigue et de restauration après une séance d’exercice, ils traversent ce cycle mitochondrial dynamique », a déclaré Blackwell, qui est également chef par intérim de la section d’immunobiologie à Joslin. « Dans ce processus, les muscles gèrent les séquelles de la demande métabolique de l’exercice et restaurent leur capacité fonctionnelle. »
Blackwell et ses collègues – ; y compris l’auteur co-correspondant Julio Cesar Batista Ferreira, PhD, Institut des sciences biomédicales, Université de Sao Paulo – ; ont étudié le rôle de la dynamique mitochondriale pendant l’exercice dans l’organisme modèle C. elegans, une espèce de ver microscopique simple et bien étudiée fréquemment utilisée dans la recherche sur le vieillissement et le métabolisme.
En enregistrant les vers C. elegans de type sauvage alors qu’ils nageaient ou rampaient, les chercheurs ont observé une baisse typique de la condition physique liée à l’âge au cours des 15 jours d’âge adulte des animaux. Les scientifiques ont également montré une évolution significative et progressive vers des mitochondries fragmentées et/ou désorganisées chez les animaux vieillissants. Par exemple, ils ont observé chez les jeunes vers au jour 1 de l’âge adulte, une seule séance d’exercice induit de la fatigue après une heure. La session de 60 minutes a également provoqué une augmentation de la fragmentation mitochondriale dans les cellules musculaires des animaux, mais une période de 24 heures a été suffisante pour restaurer à la fois les performances et la fonction mitochondriales.
Chez les vers plus âgés (jour 5 et jour 10), les performances des animaux ne sont pas revenues à la ligne de base dans les 24 heures. De même, les mitochondries des animaux plus âgés ont subi un cycle de fragmentation et de réparation, mais la réorganisation du réseau qui s’est produite a été moindre par rapport à celle des animaux plus jeunes.
Nous avons déterminé qu’une seule séance d’exercice induit un cycle de fatigue et de récupération de forme parallèle à un cycle de reconstruction du réseau mitochondrial. Le vieillissement a atténué la mesure dans laquelle cela s’est produit et a induit une baisse parallèle de la forme physique. Cela suggère que la dynamique mitochondriale pourrait être importante pour maintenir la forme physique et éventuellement pour améliorer la forme physique grâce à une séance d’exercice. »
Juliane Cruz Campos, première auteure, boursière postdoctorale, Joslin Diabetes Center
Dans une deuxième série d’expériences, les scientifiques ont permis aux vers de type sauvage de nager pendant une heure par jour pendant 10 jours consécutifs, à partir du début de l’âge adulte. L’équipe a constaté que – ; comme chez les personnes – ; le programme d’entraînement à long terme a considérablement amélioré la forme physique de la quarantaine des animaux au jour 10 et atténué la détérioration de la dynamique mitochondriale normalement observée au cours du vieillissement.
Enfin, les chercheurs ont testé des interventions connues de prolongation de la vie pour leur capacité à améliorer la capacité d’exercice au cours du vieillissement. Vers avec AMPK accru – ; une molécule qui est un régulateur clé de l’énergie pendant l’exercice qui favorise également le remodelage de la morphologie et du métabolisme mitochondriaux – ; a montré une meilleure condition physique. Ils ont également démontré un maintien, mais pas une amélioration, de la performance physique avec le vieillissement. Les vers conçus pour manquer d’AMPK présentaient une forme physique réduite au cours du vieillissement, ainsi qu’un cycle de récupération altéré. Ils n’ont pas non plus bénéficié des avantages de l’exercice tout au long de leur vie.
« Un objectif important du domaine du vieillissement est d’identifier les interventions qui non seulement prolongent l’espérance de vie, mais améliorent également la santé et la qualité de vie », a déclaré Blackwell, qui est également professeur de génétique à la Harvard Medical School. « Chez les humains vieillissants, un déclin de la fonction musculaire et de la tolérance à l’exercice est une préoccupation majeure entraînant une morbidité importante. Nos données pointent vers des points d’intervention potentiellement fructueux pour prévenir ce déclin, très probablement en conjonction avec d’autres problèmes de vieillissement. grand intérêt pour déterminer comment la plasticité du réseau mitochondrial influence la forme physique ainsi que la longévité et les maladies associées au vieillissement chez l’homme.
D’autres auteurs comprenaient Takafumi Ogawa du Joslin Diabetes Center; Luiz Henrique Marchesi Bozi (co-premier auteur) et Edward Chouchani du Dana-Farber Cancer Institute ; Barbara Krum, Luiz Roberto Grassmann Bechara, Nikolas Dresch Ferreira, Gabriel Santos Arini, Rudá Prestes Albuquerque de l’Université de Sao Paulo ; Annika Traa de l’Université McGill; Alexander M. van der Bliek de la David Geffen School of Medicine de l’Université de Californie à Los Angeles ; Afshin Beheshti du centre de recherche Ames de la NASA ; et Jeremy M. Van Raamsdonk de la Harvard Medical School.
Centre du diabète de Joslin
Campos, J.C. et coll. (2023) L’exercice préserve la forme physique pendant le vieillissement grâce à l’AMPK et à la dynamique mitochondriale. PNAS. doi.org/10.1073/pnas.2204750120.