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, des chercheurs du Joslin Diabetes Center ont étudié le rôle d’un mécanisme cellulaire dans l’amélioration de la condition physique par l’entraînement physique et ont identifié une intervention anti-âge qui a retardé 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 pour 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, Ph.D., 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 fragmentation et de réparation des mitochondries, les structures spécialisées, ou organites, à l’intérieur de chaque cellule responsable de la production d’énergie. La fonction mitochondriale est essentielle à la santé, et la perturbation de la dynamique mitochondriale – le cycle de réparation des mitochondries dysfonctionnelles et de restauration de la connectivité entre les organites producteurs d’énergie – a été liée au développement et à la progression de maladies chroniques liées à l’âge, telles que les maladies cardiaques et diabète de type 2.
« Alors que nous percevons que nos muscles subissent un schéma de fatigue et de restauration après une séance d’exercice, ils subissent ce cycle dynamique mitochondrial », a déclaré Blackwell, qui est également chef de section par intérim de l’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, Ph.D., 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, un organisme simple et bien- ont étudié des espèces de vers microscopiques fréquemment utilisées dans la recherche sur le métabolisme et le vieillissement.
En enregistrant les vers sauvages C. elegans pendant 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 un changement significatif et progressif 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 qu’une seule séance d’exercice induisait 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 mitochondriale.
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 réduite 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 la forme physique qui est parallèle à un cycle de reconstruction du réseau mitochondrial », a déclaré le premier auteur Juliane Cruz Campos, boursière postdoctorale au Joslin Diabetes Center. « Le vieillissement a atténué la mesure dans laquelle cela s’est produit et a induit un déclin parallèle de la forme physique. Cela suggère que la dynamique mitochondriale pourrait être importante pour maintenir la forme physique et éventuellement pour que la forme physique soit améliorée par une séance d’exercice. »
Dans une deuxième série d’expériences, les scientifiques ont permis à des 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 humains, le programme d’entraînement à long terme améliorait considérablement la forme physique des animaux d’âge moyen au jour 10 et atténuait l’altération de la dynamique mitochondriale généralement observée au cours du vieillissement.
Enfin, les chercheurs ont testé des interventions connues qui prolongent la durée de vie pour leur capacité à améliorer la capacité d’exercice au cours du vieillissement. Les vers avec une augmentation de l’AMPK – 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 – ont montré une meilleure condition physique. Ils ont également démontré le maintien, mais non l’amélioration, des performances physiques au cours du vieillissement. Les vers conçus pour manquer d’AMPK présentaient une forme physique réduite au cours du vieillissement ainsi qu’une altération du cycle de récupération. Ils n’ont pas non plus bénéficié des avantages de l’exercice pour retarder l’âge au cours de leur vie.
« Un objectif important du domaine du vieillissement est d’identifier les interventions qui non seulement prolongent la durée 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, le déclin de la fonction musculaire et de la tolérance à l’exercice est une préoccupation majeure qui entraîne une morbidité substantielle. Nos données pointent vers des points d’intervention potentiellement fructueux pour prévenir ce déclin, très probablement avec d’autres aspects du vieillissement. 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.
Plus d’information:
Juliane Cruz Campos et al, L’exercice préserve la forme physique pendant le vieillissement grâce à l’AMPK et à la dynamique mitochondriale, Actes de l’Académie nationale des sciences (2023). DOI : 10.1073/pnas.2204750120