Le cycle de vie humain - aspects biologiques, sociaux et culturels

3e sous-programme (2007-2012)

Depuis le XXe siècle, le cycle de vie humain connaît des changements fondamentaux. Des facteurs biologiques, technologiques, sociaux et culturels s'y conjuguent, de sorte que la collaboration entre différentes disciplines scientifiques est nécessaire pour faire face aux problèmes épineux qui en découlent.

Il existe pourtant des différences culturelles considérables dans la modélisation cognitive des résultats, qui sont en partie créées de manière performative : qu'est-ce que la jeunesse, qu'est-ce que la vieillesse ?

Le troisième sous-programme, qui portait sur les aspects biologiques, sociaux et culturels du cycle de vie humain, s'est achevé avec succès en 2012.

La conférence de clôture commune intitulée « Le cycle de vie humain – aspects biologiques, sociaux et culturels » (PDF)s'est tenue les 14 et 15 juin 2012 à Heidelberg.

Soutenu par

Évolution des fonctions mnésiques dans le cerveau vieillissant : aspects fonctionnels, biochimiques et génétiques

Dans le cadre de l'approche multiméthodologique du projet, des résultats déterminants ont pu être obtenus concernant les corrélats biopsychologiques des changements liés à l'âge dans les performances mémorielles, qui viennent enrichir l'état actuel de la recherche dans ce domaine. Les résultats fonctionnels et leur modélisation mathématique, ainsi que les analyses spectroscopiques, corroborent l'hypothèse d'une interaction neuronale entre les processus de dégradation (dédifférenciation) et d'adaptation (compensation) avec l'avancée en âge. Sur le plan structurel, l'intensité de l'activité physique/sportive semble influencer de manière significative l'intégrité, en particulier de l'hippocampe, en tant que structure mémorielle importante. En ce qui concerne les facteurs d'influence génétiques, l'analyse de la variante génétique SCN1A rs10930201 a montré, outre des résultats structurels indépendants de l'âge (réduction de la matière grise dans les régions frontales, y compris l'île), des effets clairement associés à l'âge tant au niveau fonctionnel que métabolique. Il est notamment apparu que les porteurs de l'allèle de vulnérabilité présentaient des performances de mémoire de travail plus faibles, ce qui est lié à une activation frontale et cingulaire accrue. Parallèlement, l'augmentation de l'IRM liée à l'âge était significativement plus élevée chez les porteurs de l'allèle de vulnérabilité.

Publications issues du projet :

Tunc-Skarka N., Meier S., Demirakca T., Sack M., Weber-Fahr W., Brusniak W., Wolf I., Matthäus F., Schulze T.G., Diener C., Ende G. ( 2014). Effets du vieillissement normal et de l'expression du gène de risque SCN1A sur les métabolites cérébraux : preuve d'une association entre SCN1A et le myo-inositol. NMR Biomed. 27(2) : 228-234.
Matthäus F., Schmidt J.P., Banerjee A., Schulze T.G., Demirakca T., Diener, C. ( 2012). Effets de l'âge sur la structure des réseaux de connectivité fonctionnelle lors de sollicitations de la mémoire épisodique et de la mémoire de travail. Brain Connectivity 2 : 113–124.
Meier S., Demirakca T., Brusniak W., Wolf I., Liebsch K., Tunc-Skarka N., Nieratschker V., Witt S.H., Schmäl C., Matthäus F ., Ende G., Flor H., Rietschel M., Diener C., Schulze T.G. (2012). Le gène SCN1A affecte la structure cérébrale et l'activité neuronale du cerveau vieillissant. Biological Psychiatry 72 : 677–683.
Matthäus F., Schmidt J.P., Demirakca T., Diener C. (2011). L'analyse structurelle de la connectivité fonctionnelle liée à la mémoire révèle des changements dans le réseau de la fonction mémorielle au cours de la vie. 20e réunion annuelle sur les neurosciences computationnelles : CNS, Stockholm, Suède. BMC Neuroscience 12 (Suppl. 1) : 71.

Chers collègues :

Dr Carsten Diener
Dr Franziska Matthäus

Partenaires associés au projet

Dr Gabriela Ende
Professeur Thomas G. Schulze

L'être humain a l'âge de ses cellules souches

Les cellules souches adultes (ou somatiques) assurent la régénération des tissus correspondants tout au long de la vie, ce qui explique pourquoi ce sont précisément ces cellules souches endogènes qui sont responsables du vieillissement de l'organisme dans son ensemble. Les cellules souches hématopoïétiques (CSH) et les cellules souches mésenchymateuses (CSM) constituent deux types de cellules souches multipotentes, les CSH étant notamment utilisées avec succès dans des applications cliniques. L'objectif du projet était d'étudier les changements liés à l'âge dans les CSH et les CSM et de les modéliser à l'aide de modèles mathématiques. L'hypothèse centrale était que les programmations épigénétiques déterminent dans une large mesure ces processus de vieillissement. La collaboration interdisciplinaire entre des cliniques, un institut de recherche en sciences naturelles et l'Institut de mathématiques appliquées a permis d'intégrer des aspects médicaux, biologiques et mathématiques pour une étude approfondie sous différents angles. On est parti du principe que les mécanismes biologiques du cycle de vie humain reposent moins sur l’accumulation aléatoire d’erreurs dans le métabolisme cellulaire que sur un « programme de vieillissement » cohérent et déterminé, prédéfini dans nos cellules souches. Les résultats de ces travaux ont mis en évidence un lien entre la sénescence réplicative et une modification continue du potentiel des cellules souches ainsi que du profil d’expression de l’ARNm et des miARN. Les cellules souches provenant de personnes d’âges différents présentaient des différences en termes de méthylation et d’expression génique. L’application des modèles mathématiques développés a mis en évidence la compatibilité d’une hématopoïèse à vie avec une limitation à 50 divisions cellulaires ainsi que d’éventuelles modifications du rapport entre cellules souches et cellules précurseurs.

Publications issues du projet :

Cholewa D., Stiehl T., Schellenberg A., Bokermann G., Joussen S., Koch C., Walenda T., Pallua N., Marciniak-Czochra A., Suschek C.V., Wagner W. (2011). L'expansion des cellules stromales mésenchymateuses adipeuses est influencée par le lysat plaquettaire humain et la densité de culture. Cell Transplant 20(9) : 1409–1422.
Bork S., Horn P., Castoldi M. (2010). La différenciation adipogénique des cellules stromales mésenchymateuses humaines est régulée à la baisse par le microARN-369-5p et à la hausse par le microARN-371. J. Cell Physiol. 6 décembre.
Bork S., Pfister S., Witt H., Horn P., Korn B., Ho A.D. et Wagner W. ( 2010). Modifications des profils de méthylation de l'ADN lors de la culture à long terme et du vieillissement des cellules stromales mésenchymateuses humaines. Aging Cell 9 : 54-63.
Marciniak-Czochra A. (2009). Modèles mathématiques du renouvellement et de la différenciation des cellules souches. Oberwolfach Reports 2.
Marciniak-Czochra A., Stiehl T., Wagner W. ( 2009). Modélisation de la sénescence réplicative dans le développement hématopoïétique. AGING 1 : 723–732.
Wagner W., Bork S., Horn P. (2009). Le vieillissement et la sénescence réplicative ont des effets connexes sur les cellules souches et progénitrices humaines. PLoS ONE 4 : e5846.
Horn P., Bork S., Diehlmann A., Walenda T., Eckstein V., Ho A.D., Wagner W . (2008). L'isolement des cellules stromales mésenchymateuses humaines est plus efficace par lyse des globules rouges. Cytotherapy 10 : 676-685.
Marciniak-Czochra A., Stiehl T., Ho A.D., Jaeger W. et Wagner W. ( 2008). Modélisation de la division cellulaire asymétrique dans les cellules souches hématopoïétiques – la régulation de l'auto-renouvellement est essentielle pour une repopulation efficace. Stem Cells Dev. 17 : 1–10.
Wagner W., Horn P., Bork S., Ho A.D. (2008). Le vieillissement des cellules souches hématopoïétiques est régulé par la niche des cellules souches. Exp. Gerontol. 43 : 974–980.
Wagner W., Horn P., Castoldi M., Diehlmann A., Bork S., Saffrich R., Benes V., Blake J., Pfister S., Eckstein V., Ho A.D. (2008). Sénescence réplicative des cellules souches mésenchymateuses – un processus continu et organisé. PLoS ONE 3(5) : e2213.

Chers collègues :

Dr Simone Bork
Dr Anna Marciniak-Czochra
Stefan Pfister, docteur en médecine

Partenaire associé au projet :

Prof. Dr Dr Wolfgang Wagner

Construction religieuse et poétique de l'âge. Conceptualisation et interprétation des étapes marquantes du cycle de vie

La grande variabilité du vieillissement chez l'être humain a également une incidence sur la perception culturelle des processus de vieillissement et des différentes étapes de la vie. Les changements démographiques actuels ont été amorcés par une espérance de vie en constante augmentation depuis plus de cent cinquante ans. D'une part, le lien entre reproduction, sénescence et mortalité, tel qu'il avait été initialement supposé par la biologie évolutive, semble de plus en plus remis en question par l'allongement du cycle de vie ; d'autre part, les conceptions cognitives du cycle de vie ont relativement peu évolué. Ainsi, l'empirisme biomédical et les concepts socioculturels sont de plus en plus en désaccord, comme le montre de manière exemplaire le débat sur l'âge de la retraite. Afin d’expliquer pourquoi, malgré une espérance de vie nettement plus longue à l’époque moderne, les concepts traditionnels, pré-modernes et du début de l’époque moderne du cycle de vie humain continuent d’influencer notre perception jusqu’à aujourd’hui, il est nécessaire de décrire les diverses conceptions des âges de la vie dans une longue perspective historique. Il convient ensuite d’examiner selon quelles règles elles ont été modélisées cognitivement et comment elles s’articulent entre elles jusqu’à aujourd’hui. La période étudiée s'étendait de l'époque de l'Ancien Testament à la littérature récente des années 1950 et a été divisée en quatre périodes, conformément aux quatre disciplines concernées. L'étude s'est concentrée sur la question de savoir comment, depuis l'Antiquité, les schémas descriptifs parfois topiques présents dans les textes religieux et poétiques ont ouvert des marges d'interprétation culturelles du parcours de vie humain, et comment cela a permis la formation d'un changement dans les discours sur l'âge qui, d'une part, s'inscrivait dans la continuité des représentations traditionnelles, mais qui, d'autre part, était capable de les dépasser et de les renouveler par le biais de variations contextuelles et performatives.

Publications issues du projet :

Elm,Dorothee / Fitzon, Thorsten /Liess, Kathrin (2012) : De la vieillesse sage à la vieillesse vécue. Variations sur un thème. Dans : Heinz Häfner et Peter Graf Kielmansegg (dir.) : Vieillesse et vieillissement. Réalités et interprétations. Berlin/Heidelberg, p. 73-90.
Fitzon, Thorsten /Elm, Dorothee/ Liess, Kathrin /Linden, Sandra (dir.) (2011) : Alterszäsuren. Zeit und Lebensalter. Dans : Literatur, Theologie und Geschichte. Berlin/New York.
Fitzon,Thorsten/Linden,Sandra/Liess,Kathrin/Elm, Dorothee (2011) : Perspectives textuelles sur la recherche en sciences culturelles consacrée au vieillissement. Rapport de recherche sur le projet académique « Construction religieuse et poétique des âges de la vie ». Dans : Moderne. Annuaire des sciences culturelles 6 (2010/2011) : Vieillir.
Elm,Dorothee/Fitzon, Thorsten /Liess, Kathrin /Linden, Sandra (dir.) (2009) : « Der Greis im Frühling ». Variations créatives sur un topos dans la poésie des XVIIIe et XIXe siècles. In : Alterstopoi. La connaissance des âges de la vie dans la littérature, l’art et la théologie. Berlin, 187–219.

Conférences, ateliers et séminaires organisés dans le cadre du projet :

Conférence : « Les césures de l'âge. Temps et âge » (PDF) (23-25 septembre 2009, Heidelberg)

Colloque interdisciplinaire : « Alterstopoi. Nouveautés dans les connaissances anciennes sur les âges de la vie » (PDF) (13-14 mars 2008, Fribourg)

Chers collègues :

Dr Thorsten Fitzon
Dr Dorothee Elm von der Osten
Dr Kathrin Liess
Dr Sandra Linden

Neuroplasticité et immunologie dans le cadre des troubles cognitifs liés au vieillissement

Jusqu'à présent, le déclin cognitif était considéré comme une conséquence inévitable du processus de vieillissement. De nouveaux résultats issus de la recherche sur la plasticité suggèrent toutefois que ce déclin peut être évité, voire inversé dans une certaine mesure, grâce à un entraînement comportemental fondé sur les principes de la neuroplasticité. C'est pourquoi les méthodes permettant un diagnostic aussi précoce que possible des processus pathologiques liés au vieillissement, tels que la démence, associées à des mesures d'entraînement de prévention secondaire, suscitent un intérêt social croissant. Le projet proposé comprenait trois sous-projets complémentaires menés en collaboration par les trois candidates issues des domaines de la neuropsychologie, de la chimie analytique et de la neurologie clinique/médecine. Les objectifs du projet étaient le développement et l'optimisation de méthodes de diagnostic précoce de la démence, ainsi que l'évaluation de la faisabilité et de l'efficacité de mesures d'entraînement chez les personnes âgées présentant un risque élevé de démence.

Publications issues du projet :

Maftei M., Thurm F., Schnack C., Tumani H., Otto M., Elbert T., Kolassa I .T., Przybylski M., Manea M ., von Arnim C .A. (2013). Augmentation des taux d'auto-anticorps anti-β-amyloïde liés à l'antigène dans le sérum et le liquide céphalo-rachidien des patients atteints de la maladie d'Alzheimer. PLoS One 8(7): e68996.

Lebedeva E., Stingl J.C., Thal D.R., Ghebremedhin E., Strauss J., Özer E., Bertram L., von Einem B., Tumani H., Otto M., Riepe M.W., Ludolph A.C., von Arnim C.A. (2012). Variants génétiques du gène PSEN2 et corrélation avec les taux de b-amyloïde 42 dans le LCR chez les patients atteints de la maladie d'Alzheimer, NeurobiolAging 33(1): 201.

Maftei M., Thurm F., Leirer V.M., von Arnim C.A., Elbert T., Przybylski M., Kolassa I.T., Manea M . (2012). Auto-anticorps anti-β-amyloïde liés à l'antigène et libres dans le sérum d'adultes en bonne santé. PLoS One 7(9) : e44516.

Maftei M., Tian X., Manea M., Exner T.E., Schwanzar D., von Arnim C.A., Przybylski M. (2012). Structure d'interaction du complexe entre le facteur neuroprotecteur humanine et le peptide bêta-amyloïde de la maladie d'Alzheimer, révélée par spectrométrie de masse d'affinité et modélisation moléculaire. J. Pept. Sci. 18 : 373–382.

Schlee W., Leirer V., Kolassa IT., Elbert T. (2012a). Changements liés à l'âge dans la connectivité fonctionnelle neuronale et leur pertinence comportementale. BMC Neurosci. 13(1) : 16.

Schlee W., Leirer V., Kolassa S., Thurm F., Elbert T., Kolassa I.T. (2012b). Développement de réseaux fonctionnels à grande échelle tout au long de la vie. Neurobiol Aging 33(10) : 2411-21.

Watabe-Rudolph M., Song Z., Lausser L., Schnack C., Begus-Nahrmann Y., Scheithauer M.O., Rettinger G., Otto M., Tumani H., Thal D.R., Attems J., Jellinger K.A., Kestler H.A., von Arnim C.A., Rudolph K.L. (2012). L'activité enzymatique de la chitinase dans le LCR est un biomarqueur puissant de la maladie d'Alzheimer. Neurology 78 : 569–577.

Leirer V.M., Wienbruch C., Kolassa S., Schlee W., Elbert T., Kolassa I.T. (2011). Évolution de l'activité corticale à ondes lentes chez les personnes âgées en bonne santé. Brain Imaging and Behavior 5(3) : 222-228.

Thurm F., Scharpf A., Liebermann K., Kolassa S., Elbert T., Lüchtenberg D., Woll A., Kolassa I.T. (2011). Amélioration des fonctions cognitives après un programme d'activité physique chez des personnes âgées très fragiles atteintes de démence et vivant en institution. Journal of Gerontopsychology and Geriatric Psychiatry 24(4) : 197-208.

Uttner I., Schurig N., von Arnim C.A., Lange-Asschenfeldt C., Brettschneider J., Riepe M.W., Tumani H. (2011). La bêta-amyloïde 1-42 dans le liquide céphalo-rachidien est associée à la plasticité cognitive. Psychiatry Research 190(1) : 132-136.

par Einem B., Rehn F., Schwanzar D., Beyer A.S., Weber P., Wagner M., Schneckenburger H. et von Arnim C.A. (2010). Compétition entre la protéine apparentée au récepteur des lipoprotéines de basse densité (LRP) et la protéine précurseur de l'amyloïde (APP) pour la bêta-sécrétase. Experimental Neurology 225(1) : 85-93.

Jesse S., Brettschneider J., Süssmuth S.D., Landwehrmeyer B.G., von Arnim C.A., Ludolph A.C., Tumani H., Otto M. (2010). Résumé des paramètres de routine du liquide céphalo-rachidien dans les maladies neurodégénératives. Journal of Neurology 58(6) 1034–1041.

Leirer V.M., Wienbruch C., Paul-Jordanov I., Kolassa S., Elbert T., Kolassa I.T. (2010). L'activité de l'hippocampe lors de la tâche de reconnaissance de motifs transversaux diminue avec les capacités cognitives, mais pas avec l'âge. BMC Neuroscience 8(11) : 113.

Drochioiu G., Manea M., Dragusanu M., Murariu M., Dragan E.S., Petre B.A., Mezó G., Przybylski M. (2009). Interaction du peptide bêta-amyloïde (1-40) avec des paires d'ions métalliques : étude modélisée par spectrométrie de masse à piège ionique et électrospray. Biophys Chem. 144(1/2) : 9–20.

collègues

Prof. Dr Iris-Tatjana Kolassa
Dr Marilena Manea
Prof. Dr Christine von Arnim