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Selon un modèle mathématique, les humains pourraient vivre 10 fois plus longtemps

Selon une équipe de chercheurs en systèmes complexes, la mort biologique a été programmée par l’évolution et nous pourrions peut-être reprogrammer cet événement fatidique.

par Brian Merchant
06 Mars 2017, 11:47am

Dans la nature, de nombreuses espèces meurent juste après s'être reproduites, comme la femelle poulpe. D'autres, comme l'alligator, ne montrent aucun vieillissement apparent. Les preuves selon lesquelles le vieillissement n'est pas un trait partagé par tous les êtres vivants – mais le produit de l'évolution d'une espèce donnée dans un environnement donné – s'accumulent. Certains chercheurs estiment même que l'évolution a programmé les espèces, dont les humains, pour mourir à un moment clé de leur existence.

Cette perspective vertigineuse est le sujet d'une étude, "Programmed death is favored by natural selection in spatial systems", qui a vu la collaboration entre des chercheurs en systèmes complexes, des physiciens et des ingénieurs. L'équipe a utilisé un nouveau modèle mathématique afin de renverser l'approche traditionnelle du processus de vieillissement et de l'étudier par un tout nouvel angle. Si leurs résultats étaient confirmés et reproduits, cette étude aurait une influence considérable sur la façon dont nous comprenons le vieillissement lui-même, et pourrait redonner de l'espoir aux scientifiques qui cherchent à étendre la durée de la vie humaine.

L'hypothèse des chercheurs, d'ores et déjà controversée et abondamment critiquée, a été portée par Yaneer Bar-Yam, à la tête de l'Institut New England Complex Systems (NECSI), Donald E. Ingber, directeur et fondateur du Harvard Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering, et Justin Werfel, un chercheur affilié à ces deux institutions. Les travaux de l'équipe sont décrits dans Physical Review Letters, dans un article qui suggère que les « mathématiques qui sous-tendent notre compréhension de l'évolution sont fondamentalement erronées. » Ces travaux sont à prendre avec des pincettes : les scientifiques impliqués dans l'étude ne sont pas biologistes et ne possèdent pas une compréhension très raffinée de l'évolution des espèces. Leur hypothèse est néanmoins stimulante et mérite d'être examinée.

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Selon Bar-Yam, il est admit que l'évolution sélectionne naturellement les organismes qui ont une durée de vie plus longue que leurs congénères – ce qui devrait en théorie leur donner de meilleures chances de se reproduire avec succès. « Traditionnellement, l'évolution choisit toujours les individus qui vivent le plus longtemps  L'espèce humaine possèderait donc actuellement l'existence la plus longue possible, biologiquement parlant, » explique Bar-Yam dans une récente interview. « Nous pouvons la raccourcir, mais nous ne pouvons guère l'allonger davantage. » (NDLR : des biologistes auraient à redire à cette suite d'affirmations).

Et si l'existence des créatures terrestres – dont celle des humains – n'était pas strictement dépendante de leur capacité à survivre, mais le produit d'une régulation de l'évolution basée sur la quantité de ressources disponibles pour une population donnée, et sur la pression reproductive au sein de ladite population ? Et si la mort était pas une fatalité, mais une mesure mise en place pour assurer qu'une génération d'individus ne s'accaparera pas toutes les ressources disponibles, condamnant ainsi la génération suivante ? C'est l'hypothèse de Bar-Yam et son équipe.

« Si l'évolution détermine la durée de vie moyenne d'un individu de notre espèce, on peut imaginer qu'il est possible de la modifier en intervenant sur le mécanisme qui contrôle cette durée de vie », ajoute Bay-Yam. Il cite le cas d'organismes hôtes dont le corps se comporte contre leur propre intérêt – ce qui constituerait selon lui la preuve que la mort est réglée par l'évolution, et non pas inhérente à la vie biologique.

« Le vieillissement n'est pas inhérent aux êtres vivants. Il est génétique. Il semble donc logique de pouvoir étendre l'espérance de vie des individus. » 

« Par exemple, il existe un poulpe qui vit jusqu'à ce qu'il se soit reproduit. Immédiatement après avoir donné la vie aux bébés poulpes, il meurt, » m'explique-t-il. « Mais si vous retirez la glande qui signale au corps que le temps de mourir est venu, il continuera à vivre. »

« On pense que les crocodiles ne vieillissent pas », poursuit-il. « D'autre part, au sein de certains groupes, certaines espèces ont une espérance de vie beaucoup plus courte ou beaucoup plus faible que les autres. Par exemple, certaines espèces de poissons de roche vivent quelques années à peine, tandis que d'autres vivent un siècle. » Bar-Yam m'a envoyé un graphe illustrant la durée de vie de différentes espèces de poissons de roche, qui vivent toutes dans le même environnement et sont très proches génétiquement parlant.

L'espérance de vie des poissons de roche. Cailliet et al, Experimental Gerontology, 36, 739 (2001)

Tout cela, dit-il, est la preuve que le vieillissement n'est pas inhérent aux êtres vivants, mais qu'il constitue simplement un ressort évolutif utile.

Comment les chercheurs sont-ils arrivés là ? Pourquoi le modèle mathématique utilisé en biologie de l'évolution jusqu'ici parvenait-il à des conclusions radicalement différentes ?

« La théorie de l'évolution ne prend pas vraiment en compte l'environnement des espèces », ajoute Bay-Yam. « C'est une forme d'approximation de la moyenne, qui ne tient pas compte du contexte local. En physique, nous appelons ça la méthode du champ moyen. Ce que nous avons fait, c'est inclure ce contexte local dans la théorie. Il résulte de cela une sorte de feedback entre l'organisme et l'environnement : les propriétés de l'organisme changent l'environnement, et vice-versa. »

Les chercheurs d'Harvard et du NECSI ont donc utilisé un nouveau modèle, qu'ils estiment plus adéquat, afin de représenter comment les organismes interagissent avec les ressources locales à disposition, en relation avec leur survie.

Leurs résultats sont fascinants : « Nous constatons que l'hétérogénéité spatiale des ressources – lorsqu'elles sont en quantité limitée – et l'auto-organisation des structures de population engendre une sélection robuste d'une limitation de la durée de vie des organismes », expliquent les chercheurs. En d'autres termes : lorsque des ressources limitées sont combinées à une concurrence féroce dans une région où une population lutte pour la survie, la durée de vie des organismes est raccourcie. « Dans notre modèle, la mortalité intrinsèque permet de laisser des ressources pour la génération suivante, qui est susceptible de vivre dans la même région. Cela augmente le succès de la lignée à long terme. »

Cela signifie, en d'autres termes, que lorsque les ressources sont rares, une espèce a de meilleures chances de persister si sa population privilégie la survie du groupe à long terme sur plusieurs générations au détriment de l'espérance de vie individuelle. Cela permet de combattre la surpopulation et la surconsommation.

« Si un organisme détruit son environnement, il ne souffre pas directement, mais ses descendants, oui, » ajoute Bar-Yam : « Cela a un effet direct sur la constitution d'une organisation sociale. »

Quand Bar-Yam évoque les organismes, il prend en compte les humains, bien entendu. C'est là où les choses deviennent intéressantes. Bar-Yam estime que selon son modèle, les humains pourraient vivre beaucoup plus longtemps qu'ils ne vivent actuellement. « Après tout, notre espérance de vie est héritée d'une époque où nos ancêtres chasseurs-cueilleurs devaient lutter contre des prédateurs. Y a-t-il une limite inhérente à notre capacité à auto-réparer notre corps ? Peut-être que oui, mais cela ne signifie pas pour autant que nous avons atteint ce seuil. »

« Le vieillissement n'est pas inhérent aux êtres vivants. Il est génétique. Il semble donc logique de pouvoir étendre la durée de vie des individus. Aujourd'hui, les scientifiques affirment que la durée de vie des humains ne peut guère être étendue davantage. Pourquoi ? Parce qu'ils se basent sur un modèle qui n'est pas valide. »

« Si les fondements de l'hypothèse d'une non-extensibilité de la durée de vie humaine sont erronés, alors il faut reconsidérer tout ce que l'on sait et dresser de nouvelles conclusions », ajoute-t-il.

Bar-Yam estime que les humains pourraient vivre 5 à 10 fois plus longtemps.  

Image: NECSI

« Il n'y a aucune raison que l'espérance de vie que nous observons aujourd'hui corresponde à une limite fondamentale du corps humain », explique-t-il. « Nous avons déjà des exemples de mutations qui prolongent la durée de vie de 5 à 10 fois dans les nématodes ; de plus, certains animaux ne montrent aucun vieillissement apparent et sont théoriquement immortels. » Même si ce n'était pas le sujet de l'article, le chercheur a également réfléchi à une méthode qui permettrait de limiter le vieillissement du corps humain.

« Même si la régulation de la durée de vie est intrinsèquement génétique, cela ne signifie pas que la seule façon de la modifier est d'utiliser des outils génétiques », explique-t-il. « Il est possible que des vitamines, médicaments et autres interventions pharmacologiques puissent y contribuer. »

L'année dernière, une étude publiée dans Science a constaté que lorsque le facteur de croissance GDF11 était injecté dans des souris âgées, cela permettait d'interrompre le processus de vieillissement. Des recherches ont également été menées sur les télomères, ces sortes de capuchons de protection placés aux extrémités des chromosomes et liées à la dégénérescence de ceux-ci. Une étude de Stanford a montré que l'extension des télomères « arrêtait l'horloge de vieillissement dans les cellules humaines en culture. »

Une question fondamentale demeure cependant. Si l'évolution régule effectivement notre durée de vie, ne peut-on pas considérer que ce processus est légitime et nécessaire ? En intervenant, ne risque-t-on pas de nous condamner nous-mêmes aux conséquences de la surpopulation et de la surconsommation ? Bar-Yam n'est pas convaincu par cette idée. Il reconnaît que sur Terre, les ressources sont extrêmement mal distribuées et à l'origine de profondes inégalités. Il souligne toutefois que nous sommes capables de produire suffisamment de nourriture pour nourrir toute la population si nous nous y prenons bien. Une vraie réponse de physicien.

« Si nous envisageons de modifier intentionnellement notre espérance de vie, il faudra bien sûr sécuriser notre accès aux ressources », ajoute-t-il. « Si nous découvrons un jour un moyen de vivre plusieurs centaines d'années, il faudra réfléchir en profondeur aux conséquences de nos actes. Mais rien n'indique que les contraintes seront si importantes que cela. »