Des horloges tissulaires par IA pour estimer l’âge biologique des organes

Des chercheurs ont mis au point des systèmes d'intelligence artificielle capables d'estimer l'âge biologique d'organes humains individuels en lisant des modèles microscopiques invisibles à l'œil nu, offrant une nouvelle méthode pour suivre le vieillissement et les maladies qui pourrait, à terme, ne nécessiter qu'une simple prise de sang.

L'architecture tissulaire comme témoin du temps

L'étude, publiée dans Nature Medicine le 14 août et dirigée par André Rendeiro, chercheur principal au Centre de recherche en médecine moléculaire CeMM, a analysé 25 712 images histologiques provenant de 983 individus et couvrant 40 types de tissus issus du projet Genotype-Tissue Expression. En utilisant des modèles d'apprentissage profond pour traiter environ 480 millions de fragments d'images, l'équipe a développé des "horloges tissulaires" spécifiques aux organes, capables de prédire l'âge biologique avec une erreur moyenne de 4,9 ans.news-medical+2

L'âge s'est révélé être le facteur le plus déterminant dans l'apparence des tissus pour l'ensemble des 40 types étudiés, bien que l'IA n'ait jamais été explicitement entraînée à le rechercher. Ces horloges ont surpassé les estimations basées sur l'ADN en capturant les pathologies spécifiques aux tissus et ont été associées au raccourcissement des télomères, aux anomalies histopathologiques et au fardeau des maladies chroniques.bioengineer+1

Les organes vieillissent selon des calendriers différents

Ces résultats remettent en question l'idée que le vieillissement progresse de manière uniforme. Les poumons, les reins, le pancréas et les glandes surrénales ont montré des signes de changements structurels accélérés entre 20 et 40 ans, tandis que l'utérus a affiché une évolution marquée autour de la ménopause. L'insuffisance rénale a été associée à des signaux de vieillissement accéléré dans plusieurs tissus, et le diabète a montré des effets prononcés sur le pancréas.news-medical+1

"Ce qui est frappant, c'est la différence de vieillissement entre chaque organe et la manière dont cela se manifeste dans l'architecture tissulaire", a déclaré le co-auteur Ernesto Abila. "L'apprentissage profond nous permet de lire ces modèles spatiaux, capturant le vieillissement comme un remodelage architectural et non comme une simple dérive moléculaire".news-medical

En reliant les profils d'expression génique dans le sang aux écarts d'âge tissulaire dérivés de l'histologie, les chercheurs ont créé des prédicteurs capables d'estimer l'âge biologique spécifique d'un organe à partir de simples échantillons sanguins. Ces modèles basés sur le sang ont identifié des schémas de vieillissement associés à la maladie d'Alzheimer, à la maladie de Crohn, au diabète et aux accidents vasculaires cérébraux, le signal le plus fort pour Alzheimer étant concentré dans le cerveau.bioengineer+1

Des travaux complémentaires expliquent les différences entre les horloges de vieillissement

Dans une étude distincte publiée dans npj Aging, des chercheurs dirigés par T. Em Arpawong de la USC Leonard Davis School of Gerontology ont examiné pourquoi cinq horloges épigénétiques largement utilisées (Horvath, Hannum, PhenoAge, GrimAge et DunedinPACE) produisent des estimations d'âge biologique différentes. En analysant des échantillons de sang de 3 227 participants, ils ont découvert que chaque horloge suit des processus biologiques distincts, allant de l'entretien métabolique à la surveillance immunitaire, avec presque aucun chevauchement génétique entre elles.medicalxpress+1

L'équipe a développé de nouveaux scores basés sur l'expression génique, appelés Transcriptomic Aging Gene Scores, qui, dans plusieurs cas, ont prédit les résultats de santé, notamment le diabète, les maladies cardiaques et la mortalité, avec plus de précision que les horloges originales.studyfinds+1

"Nous avons constaté que différentes horloges capturent différents aspects de la biologie du vieillissement", a déclaré Arpawong. Ensemble, ces deux études soulignent que le vieillissement biologique n'est pas un processus unique, mais un réseau de transformations spécifiques aux organes, que la science commence désormais à savoir lire.medicalxpress