Qu’est-ce que l’âge biologique ? Des études récentes ont identifié que le processus de vieillissement des cellules et des organes ne correspond pas toujours à l'âge chronologique d'un individu. Pour cette raison, les experts soutiennent que la détermination de l'âge biologique, qui peut différer de l'âge chronologique , pourrait aider à anticiper la qualité de vie future.
Cela permettrait à son tour de prendre des mesures pour prévenir ou retarder des maladies telles que la maladie d'Alzheimer ou les maladies cardiovasculaires, entre autres.
Désormais, une image 3D de haute précision d'un visage peut non seulement révéler les signes du vieillissement , mais aussi refléter notre état de santé . Inspirée par une ancienne pratique chinoise consistant à lire le visage pour déterminer l'état de santé d'une personne, une équipe scientifique a construit sa montre en analysant des images faciales 3D d'environ 5 000 habitants de Jidong, en Chine.
Ces montres anti-vieillissement du visage suivent les changements que notre visage subit au fil du temps, comme l'affaissement des coins des yeux ou l'élargissement du nez. De plus, certains traits du visage correspondent à certaines maladies, comme l’inflammation systémique qui se manifeste par un relâchement cutané.
Contrairement à d’autres systèmes qui nécessitent des analyses et des échantillons de sang ou de tissus coûteux, l’ horloge faciale est non invasive, nécessitant uniquement que le patient se positionne devant une caméra 3D pendant une courte période.
La technologie susmentionnée a le potentiel de révolutionner la médecine préventive, selon les experts. De plus : cet outil pourrait être utilisé par les sociétés pharmaceutiques pour évaluer des médicaments favorisant la longévité ou retardant le vieillissement. De plus, cela pourrait aider à diagnostiquer le cancer à un stade précoce, car le cancer est fortement corrélé à l’âge.
Depuis des années, les experts reconnaissent que l’âge indiqué sur notre carte d’identité ne reflète pas pleinement notre statut. L'âge dit biologique, influencé par des facteurs tels que l'environnement, l'alimentation et l'exercice physique, indique l'état de nos cellules et de nos organes et peut ne pas coïncider avec notre âge réel.
Cependant, déterminer l’âge biologique est plus complexe que simplement compter les années vécues. C'est ici que Jing-Dong (Jackie) Han et son équipe ont introduit une technique basée sur l'intelligence artificielle, appelée horloge du vieillissement facial , qui utilise une image 3D du visage pour estimer l'âge biologique.
L'atelier à l'intérieur
Han, biologiste informatique à l'Université de Pékin, et son groupe ont développé cette méthode. L’équipe a conçu deux systèmes alimentés par l’intelligence artificielle : un qui estime l’âge réel et un autre qui détermine l’âge biologique. Ces systèmes suivent les transformations du visage au fil du temps, telles que l'affaissement des paupières, l'élargissement du nez et l'augmentation de la distance entre le nez et la bouche. De plus, certains traits du visage ont été identifiés comme étant associés à certaines maladies, comme l’inflammation systémique qui se manifeste par un relâchement cutané.
Pour Andre Esteva, fondateur et PDG d'une startup d'intelligence artificielle médicale à Los Altos, en Californie, les recherches de Han pourraient révolutionner la médecine préventive. "Si vous pouviez connaître votre âge biologique avec une simple photo, cela pourrait avoir un impact sur votre mode de vie", a-t-il déclaré.
Selon un article publié dans National Geographic, pour que les modèles d'intelligence artificielle fonctionnent, ils ont besoin d'exemples dans lesquels la bonne réponse est déjà connue, comme une « vérité de base », pour pouvoir l'identifier dans de nouvelles données, comme une visage ainsi que l’âge de l’individu.
Un problème se pose ici : il n’existe pas de norme définie pour l’âge biologique. "L'idée d'âge biologique est un terme large qui englobe tous les changements multisystémiques liés au vieillissement", a commenté Christopher Bell, chercheur sur la relation entre l'âge et les maladies chroniques à l'Université de Londres.
Les premiers indicateurs permettant de déterminer l’âge se sont concentrés sur les variations des groupes méthyles : des marqueurs chimiques dans l’ADN qui régulent les gènes. Cette fonction de méthylation qui contrôle l’activité génétique se détériore. La façon dont il se détériore (quelles parties de notre génome sont affectées) peut nous indiquer la rapidité avec laquelle nos cellules et nos tissus vieillissent. Il existe d'autres indicateurs basés sur la répartition des protéines dans le sang ou le nombre de divisions des cellules souches.
En 2016, Han a choisi d’utiliser une mesure différente : l’âge apparent, ou la façon dont les autres perçoivent notre âge. Il s'appuie sur des recherches menées en 2009 , au cours desquelles des volontaires ont estimé l'âge et l'état de santé de jumeaux à partir d'une photo, puis ont subi une évaluation médicale sept ans plus tard.
Han a conclu que l'âge biologique, tel qu'il se reflète dans l'apparence, est étroitement lié à la santé. Son équipe avait déjà utilisé des images 3D de visages dans une étude de 2015 , dans laquelle ils avaient déterminé que certaines caractéristiques du visage pouvaient prédire l'âge réel sur la base d'un modèle impliquant 300 participants de Pékin.
À l’époque, Han étudiait les indicateurs sanguins et leur relation avec l’âge. Il a remarqué que l’Institut de biologie computationnelle, affilié à l’Académie chinoise des sciences et à la Société Max Planck, où il travaillait, disposait d’un générateur d’images faciales 3D.
Il a pensé que, disposant de cette ressource, ils devraient l'utiliser lors de la prise d'échantillons de sang et comparer ce que le visage indique sur le vieillissement avec ce que montrent les indicateurs sanguins.
En 2016, Han a eu l’opportunité de travailler avec un ensemble de données plus vaste, couvrant environ 5 000 individus de Jidong, et avec des outils d’intelligence artificielle plus avancés. Grâce à la capacité de l'IA à analyser les données, Han a pu imiter la façon dont les humains perçoivent la manifestation de l'âge biologique sur le visage. Pour garantir l'exactitude, dans leur nouvelle étude, cinq volontaires ont évalué indépendamment l'âge biologique de chaque participant, et cette évaluation a servi de référence pour la formation du système d'IA.
L’algorithme d’IA, basé sur et affiné à partir de ces observations humaines, s’est avéré remarquablement précis. En moyenne, leurs estimations s'écartaient des âges réels d'environ trois ans, tant pour les modèles d'âge réel que d'âge apparent. Dans les recherches de Han, ceux qui paraissaient plus de trois ans plus âgés que leur âge enregistré étaient considérés comme vieillissant rapidement, tandis que ceux qui semblaient plus jeunes étaient classés comme vieillissant lentement.
Pour étudier les liens entre l'apparence, l'âge et les facteurs affectant la santé, Han a prélevé des échantillons de sang et étudié les habitudes de vie des participants.
Par exemple, il a découvert que le tabagisme, le ronflement et des taux de cholestérol élevés étaient courants chez les personnes vieillissant rapidement, tandis que la consommation de yaourt, les repas réguliers et une densité minérale osseuse élevée étaient des caractéristiques des personnes vieillissant lentement.
L'âge moyen, entre 40 et 50 ans, semble être le moment où les différences entre ces deux groupes s'accentuent. Certaines personnes peuvent paraître beaucoup plus âgées à 40 ans, tandis que d’autres peuvent avoir 55 ans et paraître considérablement plus jeunes.
Han suggère que cette variabilité indique que l'adoption de saines habitudes pourrait avoir un impact significatif à cette étape de la vie.
Han et son équipe ont également développé des modèles pour analyser les processus moléculaires à l'origine du vieillissement et leur relation avec les caractéristiques faciales des personnes qui vieillissent rapidement. Par exemple, ils ont créé des systèmes permettant d’identifier les gènes actifs dans le sang de personnes d’apparence plus âgée et de les relier aux traits de leur visage.
Lorsque les prédictions concordent, les chercheurs peuvent identifier quels gènes (et donc processus moléculaires) sont plus actifs chez les visages plus âgés que chez les visages plus jeunes.
Han souligne que « le vieillissement accéléré est fortement lié aux infections et à l'inflammation », ce qui se reflète sur le visage par un relâchement cutané du front. D’un autre côté, des taux élevés de LDL et de cholestérol dans le sang se manifestent par des joues gonflées et des cernes.
L’étude du vieillissement a gagné en popularité, mais l’une des difficultés persistantes a été de définir précisément ce qu’est l’âge biologique et comment le quantifier objectivement. Cependant, selon Ruibao Ren, expert au Centre international sur le vieillissement et le cancer de l'Université médicale de Hainan en Chine, les progrès réalisés par Han et d'autres laboratoires comblent ce manque de connaissances.
« Le simple fait de pouvoir quantifier le vieillissement est déjà une avancée significative. La technologie du Dr Han, qui est déjà appliquée à l'hôpital où il travaille à Hainan, sera essentielle dans les futures études sur le vieillissement », a commenté Ren. En tant qu'oncologue, Ren voit le potentiel de l'horloge frontale pour détecter le cancer à un stade précoce. Étant donné que le cancer est étroitement lié à l’âge, si une personne présente des signes de vieillissement prématuré, les médecins pourraient effectuer un dépistage de manière plus proactive.
Les professionnels de la santé pourraient également inclure la détermination de l’âge biologique dans leurs examens annuels, tout comme les tests de cholestérol ou les mesures de la tension artérielle.
Perspectives d'avenir
Bell voit également un énorme potentiel dans la poursuite des recherches sur les horloges vieillissantes, en particulier avec la croissance des ensembles de données. Les premières horloges épigénétiques ont analysé environ 1 500 sites de méthylation possibles dans notre ADN, tandis que les plus récentes en couvrent plus de 900 000. Cependant, Bell souligne que la véritable valeur de ces montres réside dans leur capacité à offrir de nouvelles perspectives sur le processus de vieillissement.
Cependant, Bell recommande d'être prudent lors de l'analyse des données fournies par diverses horloges vieillissantes. "Au niveau de la population, ces horloges reflètent certains aspects du vieillissement", a-t-il déclaré. Mais dans chaque cas individuel, il reste encore beaucoup à découvrir. "Si nous évaluons l'âge sur la base de l'horloge épigénétique d'une personne, nous ne pouvons pas être complètement sûrs de la précision de ces marqueurs chez cet individu ni de la manière dont ces variations dans le temps correspondent à la réalité", a-t-il ajouté.
Pour leur part, Han et son groupe continuent d'étudier d'autres types d'horloges, telles que l'horloge transcriptomique, qui montre les dommages à l'ADN dans le sang, et une horloge au niveau cellulaire, basée sur les données d'une seule cellule. L’objectif est de combiner différentes mesures (chaque montre reflétant une facette différente du vieillissement) en une seule montre intégrée. De plus, ils continuent d’améliorer leur horloge faciale du vieillissement et lanceront bientôt une version adaptée à toutes les ethnies.
Quel est l’impact du stress sur l’âge biologique ?
Le stress face à des situations défavorables ou à des défis quotidiens n'implique pas toujours des effets négatifs sur notre santé. Selon les experts, il s’agit d’une réaction naturelle du corps. Cependant, si cette réponse s’intensifie, elle pourrait avoir des implications, notamment en matière de vieillissement. Récemment, une analyse de l'Université Harvard, aux États-Unis, a suggéré que « l'âge biologique (une mesure qui évalue la santé du corps au fil du temps) s'accélère en raison de différents types de stress.
Cette recherche, publiée dans Cell Metabolism , a été soutenue par des scientifiques de l'Université Duke. Les chercheurs soutiennent que l'âge biologique n'est pas irrévocablement lié à l'âge chronologique, qui mesure simplement les années vécues indépendamment du bien-être de l'individu.
« Les gens peuvent avoir un âge biologique qui ne correspond pas à leur âge chronologique. En outre, de plus en plus de preuves dans les études animales et humaines suggèrent que l’âge biologique peut être affecté par des situations stressantes, telles que des maladies, des médicaments, des changements de mode de vie et des facteurs environnementaux », ont-ils souligné.
Dans ce contexte, l'étude a montré que l'âge biologique "peut être ajusté et même inversé en réduisant le stress", avec des transformations qui peuvent se produire "en des périodes assez courtes de quelques jours ou mois". Ainsi, cette étude démontre que l’âge biologique n’est pas fixe et n’augmente pas toujours.
Connie Chang est une rédactrice indépendante dans les domaines des sciences, de la santé et de la parentalité basée dans la Silicon Valley.