La metformine ralentit le vieillissement moléculaire dans les cellules humaines, tandis que la rapamycine montre des effets limités

Étudier le vieillissement des cellules humaines au fil du temps est difficile. Les souris sont des substituts imparfaits du vieillissement humain, et la plupart des modèles cellulaires comparent soit des donneurs jeunes et âgés à un instant donné, soit forcent le vieillissement par des facteurs de stress comme les oxydants, la progérine ou des divisions répétées jusqu'à la sénescence. Traxler et ses collègues se sont demandé si le simple maintien en vie de fibroblastes cutanés humains non prolifératifs à confluence pendant six mois pouvait créer un modèle contrôlable, basé sur le temps, du vieillissement intrinsèque à la cellule.

L'équipe a recueilli des fibroblastes issus de biopsies cutanées de 33 donneurs âgés de 0 à 92 ans comme référence in vivo. Quatre donneuses âgées de 53, 55, 67 et 68 ans ont ensuite été maintenues à confluence, en inhibition de contact, sans repiquage pendant six mois. Les cellules ont été prélevées chaque mois (5 à 7 points temporels) pour un séquençage de l'ARN (RNA) et des puces de méthylation EPIC. Les cellules ne sont pas devenues sénescentes. Elles n'ont montré aucun marquage p21 ou p16, aucune surexpression du SASP, et avaient de petits noyaux, et elles pouvaient encore se diviser lorsqu'elles étaient repiquées après six mois. Parmi les horloges de méthylation de l'DNA, Blood&Skin a obtenu les meilleurs résultats sur les échantillons in vivo (R2 = 0,98, vitesse 1,01x), contre Hannum (0,40x) et PhenoAge (0,48x).

Les horloges du vieillissement ont tourné beaucoup plus vite en boîte de culture. L'horloge de méthylation de l'DNA a avancé en moyenne à 8,2 fois la vitesse du temps réel. L'horloge transcriptomique tAge a avancé à 22,5x et RNAAgeCalc à 48,3x, avec une plus grande variabilité entre donneuses. En cinq mois, les cellules ont gagné environ 3,6 années épigénétiques (IC à 95 % : -1,0 à 8,2) et 21,5 ou 10,4 années transcriptomiques selon l'horloge. Le vieillissement transcriptionnel a donc progressé environ 3 à 6 fois plus vite que le vieillissement de la méthylation, bien que les deux soient restés couplés.

L'analyse des voies a comparé les données in vitro avec la cohorte in vivo des auteurs (n = 20) et la cohorte de Fleischer (n = 143). L'équipe a trouvé 17 voies KEGG du vieillissement sous-régulées et 7 voies surrégulées communes aux trois jeux de données. Parmi les voies in vitro, 60 des 66 voies sous-régulées et 20 des 31 voies surrégulées étaient également significatives in vivo. Toutes les voies communes étaient accélérées in vitro sans inversion de direction. La méthylation des promoteurs était corrélée inversement à l'expression (rho = -0,86 pour les voies sous-régulées et -0,75 pour les voies surrégulées). L'ajustement pour le sexe a eu un effet minimal. Les données unicellulaires ont montré une hétérogénéité d'âge croissante au fil du temps, reflétant les observations in vivo.

Les fibroblastes pré-vieillis ont été convertis en neurones induits aussi efficacement que les cellules de départ, et les neurones ont conservé l'âge acquis. L'âge de méthylation de l'DNA a augmenté de 4,2 ± 1,7 ans, tAge de 6,6 ± 1,5 et RNAAgeCalc de 10,7 ± 4,4, et le signal a persisté après remise en culture. Dans les tests de médicaments, le résumé rapporte que la metformine a largement atténué le vieillissement transcriptomique et épigénétique, tandis que la rapamycine a montré une efficacité limitée. Cela concorde avec certaines données précliniques.

Les réserves sont importantes. Seules quatre donneuses ont été vieillies, et elles partaient d'âges épigénétiques de base différents, reflétant probablement un temps de culture antérieur. Le modèle reproduit un sous-ensemble reproductible de programmes de vieillissement, et non toute la complexité in vivo, et il complète les modèles de sénescence réplicative plutôt qu'il ne les remplace. Les taux d'accélération ne sont pas des équivalents en temps réel. Il s'agit en outre d'un seul type cellulaire, sans données cliniques chez l'humain. Les résultats sur les médicaments doivent être considérés comme générateurs d'hypothèses, et non comme des preuves d'efficacité clinique.