Vieillissement sexe-spécifique en milieu naturel – AGEX

Le projet AGEX repose sur deux approches complémentaires. Tout d’abord, une approche intra-spécifique basée sur les suivis longitudinaux de deux populations de chevreuil vivant dans des conditions environnementales très contrastées. Ces populations sont étudiées de façons intensives et l’âge exact des individus est connu pour la grande majorité d’entre eux. Les individus sont capturés de nombreuses fois entre leur naissance et leur mort et au cours de ces captures, diverses mesures et prélèvements sont effectués. Ceci permet ainsi de quantifier les variations d’une multitude de paramètres biologiques au cours du temps. Le second volet du projet repose quant à lui sur une approche interspécifique. L’étude des différences de sénescence entre mâles et femelles est ici abordée à travers de nombreuses espèces de mammifères via une approche comparative prenant en compte les relations phylogénétiques liant les différentes espèces entre elles. Ces analyses sont pour la plupart réalisée à partir d’une base de données démographiques, Malddaba (Mammalian Demographic Database), constituée au cours du projet AGEX.

Il a tout d’abord été mis en évidence la complexité de la sénescence du système immunitaire chez un mammifère sauvage, le chevreuil. Les marqueurs de l’immunité innée ne diminuent pas avec l’âge alors que les individus âgés expriment quant à eux beaucoup plus de marqueurs de l’inflammation. Contrairement aux marqueurs de l’immunité innée, les marqueurs de l’immunité adaptative déclinent avec l’âge des individus. Au cours de nos travaux, il est également apparu de façon très nette que les variations âge-spécifiques de la concentration de diverses cellules impliquées dans la réponse immunitaire variait entre les deux populations de chevreuil, mais pas entre les mâles et les femelles. Ces résultats montrent donc qu’en milieu naturel, la qualité de la réponse immunitaire est non seulement impactée par l'âge mais aussi par les conditions environnementales. En parallèle, nous avons également documenté, au cours d’une autre étude, le rôle de l’environnement sur la sénescence de masse. Celle-ci est en effet plus précoce lorsque les conditions environnementales sont plus rudes. Nous avons noté que de façon totalement identique à la sénescence de survie (ou sénescence actuarielle), la sénescence de masse commence plus tôt chez les mâles que chez les femelles. Cependant, les relations de causes à effets entre ces deux types de sénescence restent à quantifier. Enfin cette étude a révélé de manière très frappante que les individus ayant connu une croissance rapide souffrent d’une sénescence de masse plus intense à des âges avancés. Ce résultat vient enrichir et conforté le rôle prédominant joué par les compromis entre traits d’histoire de vie sur l’évolution de la sénescence. Enfin l’influence des conditions environnementales a également été mise en évidence sur la dynamique d’érosion des télomères dans les deux populations de chevreuil au cours du projet. Contrairement à nos prédictions, cette érosion est plus prononcée dans le milieu riche que dans le milieu pauvre.

Une des perspectives principales du projet est la création d’une base de données (Malddaba : MAmmaLian Demographic DAtaBAse) contenant des données de survie et reproduction âge-spécifique pour (à ce jour) près de 200 espèces de mammifères. Cette base de données constituera une ressource de premier plan pour le développement d’analyses comparatives nécessitant l’utilisation de données démographiques fines et sera donc utile à un grand nombre de chercheurs que ce soit dans le domaine de l’écologie, de la démographie, de la biologie évolutive ou bien encore de la biogérontologie. A terme, cette base de données inclura également d’autres données phénotypiques âge-spécifiques (comme par exemple la masse corporelle) et sera étendue à d’autres groupes taxonomiques (vertébrés comme invertébrés).

Le projet AGEX a donné lieu à plusieurs communications scientifiques. Ces publications ont comme modèle d’étude principal le chevreuil. Chez cette espèce, nous mettons notamment en avant un effet de l’environnement sur les variations âges-spécifiques de divers marqueurs du système immunitaire (Cheynel et al. 2017 Sci rep.), sur la sénescence de masse (Douhard et al. 2017 Oikos) ainsi que sur la taille relative des télomères (Wilbourn et al. 2017 Biol. Lett.). Au cours de ce projet, nous avons également mis en évidence la faible différence de sénescence actuarielle (sénescence de survie) entre mâles et femelles de deux espèces de varis (Varecia rubra, Varecia Variegata) (Tidière et al. 2017 Am. J. Prim). Enfin, nous avons proposé de nouveaux axes de recherche au travers de plusieurs articles de synthèses (Lemaître & Gaillard 2017 Biol. Rev., Gaillard & Lemaître 2017 Evolution, Marais et al. 2018 Biol. Sex. Diff.).

Le processus de sénescence correspond à la détérioration progressive des fonctions biologiques d’un organisme, conduisant au déclin avec l’âge des probabilités de survivre et de se reproduire. Chez la plupart des espèces animales, dont l’homme, les patrons de sénescence de reproduction et de survie (également appelée sénescence actuarielle) montrent des différences prononcées entre les sexes. Chez les mammifères, les femelles vivent plus longtemps que les mâles. Par exemple, dans la population française, les femmes vivent en moyenne 7 ans de plus que les hommes et cet « écart entre les genres » peut atteindre 12 ans dans d’autres pays d’Europe. A ce jour, la plupart des études visant à comprendre pourquoi les mâles et les femelles diffèrent dans leurs patrons de sénescence se sont centrées sur des modèles de laboratoire. Le projet AGEX propose d’étudier les origines des différences mâles-femelles au niveau des patrons de sénescence de reproduction et de survie en milieu naturel via l’angle de la biologie évolutive et l’utilisation d’analyses intra- et interspécifiques.
Bien que le processus de sénescence fût un temps considéré comme absent en environnement naturel, une multitude d’études ont maintenant montré qu’en milieu sauvage, le vieillissement constitue la règle plutôt que l’exception. Dans les populations naturelles de mammifères, les mâles montrent une sénescence plus précoce et/ou un taux de sénescence plus marqué que les femelles. De plus, les mâles et les femelles différent également en terme de sénescence reproductive avec une cessation de la période de reproduction beaucoup plus tôt chez les femelles que chez les mâles. Les théories évolutives du vieillissement ont proposé plusieurs hypothèses pour expliquer ces différences entre sexes. Par exemple, il a été émis que la croissance et l’effort de reproduction pouvaient être plus coûteux pour les mâles que pour les femelles et que les conditions environnementales exacerberaient les différences d’intensité de sénescence. Ces hypothèses seront d’abord testées au niveau intraspécifique par l’étude de 2 populations de chevreuil (Capreolus capreolus) pour lesquelles les individus sont suivis depuis le début des années 70. Chez cette espèce, une sénescence actuarielle plus marquée chez les mâles a déjà été décrite. Dans une seconde étape, ces hypothèses seront testées à l’échelle interspécifique via l’utilisation d’une base de données démographiques contenant notamment des données de survies sexe et âge-spécifiques pour 150 espèces de mammifères.
Un autre objectif essentiel d’AGEX est d’étudier chez le chevreuil les possibles paramètres physiologiques liant les trajectoires de croissance, l’effort de reproduction et les conditions environnementales rencontrées tôt dans la vie avec l’intensité de la sénescence démographique (sénescence de survie et de reproduction). Parmi les facteurs physiologiques régissant les covariations entre traits d’histoire de vie, le processus d’immunosénescence (le déclin des performances immunitaires avec l’âge) a récemment été proposé. Aujourd’hui les mises en évidence d’une immunosénescence en milieu sauvage restent rare en raison des difficultés pour collecter des données physiologiques de façon longitudinale et au cours de la vie entière des individus. Cependant, pour les deux populations de chevreuil qui seront considérées, nous avons déjà collecté un grand nombre d’échantillons sanguins, et ce chez les deux sexes, soulignant en outre la grande faisabilité du projet. De plus, nous testerons également si le niveau de stress oxydant et la vitesse d’érosion des télomères constituent des facteurs important liant les compromis d’allocation entre début et fin de vie.
En raison de son fort caractère transdisciplinaire et intégratif, le projet AGEX apportera des résultats originaux et pertinents pour plusieurs domaines de recherche, principalement la biologie évolutive du vieillissement et la biogérontologie.