Gènes associés à une reproduction plus précoce et plus élevée liée au vieillissement accéléré

Résumé: Une nouvelle étude, utilisant les données de plus de 276 000 personnes de la base de données UK Biobank, a trouvé des preuves étayant la théorie antagoniste de la pléiotropie du vieillissement, proposée par le biologiste George Williams en 1957. Cette théorie suggère que les mutations génétiques favorisant la reproduction précoce pourraient également accélérer le vieillissement.

Les chercheurs ont découvert une forte corrélation négative entre la reproduction et la durée de vie, indiquant que les gènes favorisant des taux de reproduction plus élevés sont associés à des durées de vie plus courtes. Bien que les facteurs environnementaux jouent également un rôle important, cette étude fournit des preuves à l’échelle du génome de l’explication évolutive de la sénescence, mettant en évidence le compromis entre reproduction et longévité.

Faits marquants:

1. L’étude a révélé que les gènes associés à des taux de reproduction plus élevés ont tendance à raccourcir la durée de vie.
2. Les mutations qui augmentent la reproduction mais réduisent la durée de vie sont sélectivement favorisées selon la théorie de la pléiotropie antagoniste.
3. La recherche fournit des preuves génétiques substantielles soutenant la théorie selon laquelle le vieillissement est un sous-produit de la sélection naturelle en faveur d’une reproduction plus précoce et plus importante.

Source: Université du Michigan

Une étude menée par l’Université du Michigan et basée sur un examen des informations génétiques et sanitaires de plus de 276 000 personnes trouve un solide soutien en faveur d’une théorie évolutionniste vieille de plusieurs décennies qui cherchait à expliquer le vieillissement et la sénescence.

En 1957, le biologiste évolutionniste George Williams a proposé que les mutations génétiques qui contribuent au vieillissement pourraient être favorisées par la sélection naturelle si elles sont avantageuses tôt dans la vie en favorisant une reproduction plus précoce ou la production d’un plus grand nombre de descendants. Williams était alors professeur adjoint à la Michigan State University.

L’idée de Williams, maintenant connue sous le nom de théorie pléiotropique antagoniste du vieillissement, reste l’explication évolutive dominante de la sénescence, le processus de vieillissement ou de vieillissement. Bien que la théorie soit étayée par des études de cas individuels, elle manque de preuves sans ambiguïté à l’échelle du génome.

Dans la nouvelle étude, dont la publication est prévue le 8 décembre dans Avancées scientifiquesle biologiste évolutionniste de l’UM, Jianzhi Zhang, et un collègue chinois ont testé l’hypothèse de Williams en utilisant les informations génétiques, reproductives et des registres de décès de 276 406 participants de la base de données Biobank du Royaume-Uni.

Ils ont constaté que la reproduction et la durée de vie étaient génétiquement fortement corrélées négativement, ce qui signifie que les mutations génétiques qui favorisent la reproduction ont tendance à raccourcir la durée de vie.

De plus, selon l’étude, les individus porteurs de mutations qui les prédisposent à des taux de reproduction relativement élevés ont des probabilités plus faibles de vivre jusqu’à 76 ans que ceux porteurs de mutations qui les prédisposent à des taux de reproduction relativement faibles.

Cependant, les auteurs préviennent que la reproduction et la durée de vie sont affectées à la fois par les gènes et par l’environnement. Et comparés aux facteurs environnementaux – notamment les impacts de la contraception et de l’avortement sur la reproduction et les progrès médicaux sur la durée de vie – les facteurs génétiques évoqués dans l’étude jouent un rôle relativement mineur, selon les auteurs.

« Ces résultats soutiennent fortement l’hypothèse de Williams selon laquelle le vieillissement est un sous-produit de la sélection naturelle en faveur d’une reproduction plus précoce et plus importante. La sélection naturelle se soucie peu de la durée de notre vie après la fin de la reproduction, car notre condition physique est largement déterminée par la fin de la reproduction », a déclaré Zhang, professeur collégial Marshall W. Nirenberg au département d’écologie et de biologie évolutive de l’UM.

La condition physique est un concept que les biologistes utilisent pour décrire le degré auquel les caractéristiques d’un organisme augmentent le nombre de ses descendants.

“Fait intéressant, nous avons constaté que lorsque vous prenez en compte le nombre et le moment de la reproduction génétiquement prédits, avoir deux enfants correspond à la durée de vie la plus longue”, a déclaré Zhang. “Avoir moins ou plus d’enfants réduit la durée de vie.” Ce résultat confirme les conclusions de plusieurs études antérieures.

co-auteur de Zhang sur le Avancées scientifiques L’article est Erping Long de l’Académie chinoise des sciences médicales et du Peking Union Medical College. Long était un étudiant invité à l’UM lorsque l’étude a commencé.

En génétique, le concept de pléiotropie postule qu’une seule mutation peut influencer plusieurs caractères. L’idée selon laquelle la même mutation peut être à la fois bénéfique et nuisible, selon la situation, est connue sous le nom de pléiotropie antagoniste et a été proposée par Williams pour expliquer l’origine du vieillissement dans un article intitulé « Pléiotropie, sélection naturelle et évolution de la sénescence. »

Pour un biologiste, la sénescence fait spécifiquement référence à un déclin progressif des fonctions corporelles qui se manifeste par une baisse des performances reproductives et une augmentation du taux de mortalité avec l’âge.

La base de données Biobank du Royaume-Uni a permis à Zhang et Long d’évaluer la relation génétique entre la reproduction et la durée de vie à l’échelle génomique.

Les chercheurs ont examiné la fréquence de 583 variantes génétiques associées à la reproduction dans la base de données et ont découvert que plusieurs des variantes associées à une reproduction plus élevée sont devenues plus courantes au cours des dernières décennies, malgré leurs associations simultanées avec une durée de vie plus courte. La fréquence accrue des variantes est probablement le résultat d’une sélection naturelle en faveur d’une reproduction plus élevée.

“L’hypothèse de la pléiotropie antagoniste prédit que la plupart des mutations qui augmentent la reproduction mais réduisent la durée de vie présentent de plus grands avantages en termes de condition physique que d’inconvénients et sont donc sélectivement favorisées”, a déclaré Zhang.

Pourtant, l’espérance de vie humaine, le taux de natalité et le comportement reproductif ont tous radicalement changé au cours des dernières décennies. Plus précisément, plus de la moitié des humains vivent dans des régions du monde où les taux de natalité ont diminué, parallèlement à une augmentation des incidences de contraception, d’avortement et de troubles de la reproduction, selon la nouvelle étude.

En revanche, l’espérance de vie humaine mondiale à la naissance a augmenté régulièrement, passant de 46,5 ans en 1950 à 72,8 ans en 2019.

« Ces tendances sont principalement motivées par des changements environnementaux substantiels, notamment des changements dans les modes de vie et les technologies, et sont opposées aux changements provoqués par la sélection naturelle des variantes génétiques identifiées dans cette étude », a déclaré Zhang.

“Ce contraste indique que, comparés aux facteurs environnementaux, les facteurs génétiques jouent un rôle mineur dans les changements phénotypiques humains étudiés ici.”

Financement: Le financement de l’étude a été assuré par les National Institutes of Health des États-Unis, la Fondation nationale des sciences naturelles de Chine et le Fonds d’innovation de l’Académie chinoise des sciences médicales.

À propos de cette actualité de la recherche en génétique, vieillissement et reproduction

Auteur: James Erickson
Source: Université du Michigan
Contact: James Erickson – Université du Michigan
Image: L’image est créditée à Neuroscience News

Recherche originale : Accès libre.
“Preuve du rôle de la sélection d’allèles reproductivement avantageux dans le vieillissement humain» par Jianzhi Zhang et al. Avancées scientifiques

Abstrait

Preuve du rôle de la sélection d’allèles reproductivement avantageux dans le vieillissement humain

L’hypothèse antagoniste de la pléiotropie postule que la sélection naturelle de mutations pléiotropes qui confèrent une reproduction plus précoce ou plus mais altèrent la vie post-reproductrice provoque le vieillissement. Cette hypothèse de l’origine évolutive du vieillissement est étayée par des études de cas mais manque de preuves génomiques sans ambiguïté.

Ici, nous testons génomiquement cette hypothèse en utilisant les génotypes, les phénotypes reproductifs et le registre des décès de 276 406 participants à la biobanque britannique. Nous observons une corrélation génétique forte et négative entre les traits reproductifs et la durée de vie.

Individus ayant des scores polygénétiques plus élevés pour la reproduction (SPG_R.) ont des taux de survie inférieurs jusqu’à 76 ans (SV₇₆), et SPG_R. a augmenté au fil des cohortes de naissance de 1940 à 1969. Des tendances similaires sont observées dans les variantes génétiques individuelles examinées. Les variantes pléiotropes antagonistes sont souvent associées à des effets cis-régulateurs sur plusieurs tissus ou sur plusieurs gènes cibles.

Ces découvertes, ainsi que d’autres, soutiennent l’hypothèse de la pléiotropie antagoniste du vieillissement chez l’homme et pointent vers des mécanismes moléculaires potentiels de la pléiotropie antagoniste entre la reproduction et la durée de vie.