Part 1: Fasting against aging: the many methods

Fasting seems to have health effects and influence life expectancy, and especially healthy life expectancy, in many species. The first indication of these effects was highlighted in the 1930s using a Caloric Restriction (CR) method.  

The experiment was then documented by Clive McCay, an American biochemist and gerontologist, who showed that this practice of CR leads to an increase in the longevity of the rats tested. This achievement was a trigger for research in this area[4].
Caloric restriction is the reduction of an organism’s “normal” caloric intake by maintaining the components necessary for a healthy life (vitamins, nutrients, etc.). Experiments vary in their caloric reduction percentages.

Caloric restriction has definite effects on the longevity of most of the species tested, ranging from yeasts to mammals[5;6;10]. The observed effects are highly dependent on factors such as restriction rate, sex, species[6].
It is used as a medical practice in some cases of obesity, for example with the placement of gastric rings or the consumption of leptin, sometimes called “satiety hormone”.

In Okinawa, a practice called Hari Hachi Bu[8], or Hara hachi bun me, means “the 80% stomach rule” and corresponds to an 80% satiety sensation, and not 100% at meals. Well done, this almost amounts to a 20% caloric restriction! 

Among the population of Okinawa, there are 4 to 5 times more centenarians than in most industrialized countries, interpreted as an effect of their diet by researchers such as Bradley, Craig Wilcox and Makoto Suzuke. However, this statistic does not apply to younger Okinawans (<65 years of age) who are therefore no more likely to be centenarians than the rest of the population. This could be related to the influence of eating habits imported by the United States, for example, which correspond temporally[8] to the culture of the youngest Japanese people.

These areas with a high concentration of centenarians are called “blue zones” and are among the 5 identified in the world. These areas include Okinawa, Icarie in Greece, Nicoya in Costa Rica, Sardinia in Italy and Lomo Linda in the United States. The century-old populations in these areas are known to have a different way of life from the “average population” on several points, from social interaction to diet.

jeune long long life longévité transhumanisme anti vieillissement buffet

In mice, long-term caloric restriction without deficiency has many beneficial effects such as reducing insulin resistance, age-related thyroid problems, maintaining the plasticity of adipose tissue with the transformation of white fat (WAT for White Adipose Tissue) into brown fat (BAT for Brown Adipose Tissue)[12;17] and improving symptoms of cognitive impairment[9].

Caloric restriction would be a difficult strategy to implement within our own species, due to the resulting feeling of hunger, but also because of the social and cultural importance of food. In addition, caloric restriction faces counter-indications with regard to certain groups of patients with contraindications to health.

To take advantage of the advantages of caloric restriction by trying to reduce its disadvantages, various strategies are studied.

Different fasting methods: viable strategies to reduce the impact of aging?

Le jeûne pourrait s’avérer utile pour profiter de certains effets de la restriction calorique, ou au moins de les comprendre. Nous nous intéresserons ici aux jeûnes intermittents, c’est à dire de 48h maximum. Le jeûne périodique, supérieur à 48h, est beaucoup plus rare et difficile à mettre en place.

Des expériences randomisées à grande échelle sont encore nécessaires au sein de la population adulte pour pouvoir mettre en valeur les avantages et désavantages précis de ces méthodes. Il est suggéré que ces expériences durent au moins un an afin d’avoir le recul nécessaire concernant des conclusions sur le métabolisme de long-terme ainsi que l’impact sur le vieillissement [28].
Les essais cliniques ne sont actuellement pas assez nombreux et présentent parfois de grosses lacunes, avec l’absence d’un groupe contrôle, le temps de l’expérimentation, le nombre de participants, les mesures effectuées, etc.

jeûne et vieillissement long long life transhumanisme longévité vieillissement98

Jeûne d’un jour complet, Whole-day fasting (WDF):

Le jeûne complet consiste à pratiquer un jeûne de 24 heures régulièrement (une fois par semaine par exemple). Cette méthode semble difficile à mettre en place à cause de la sensation de faim qui en résulte, et de nos modes de vie. Une proportion importante d’abandons est documentée.

Jeûne en jour alterné, Alternate day fasting (ADF):

Le jeûne en jour alterné revient à couper complètement l’apport en nourriture un jour sur deux, et manger librement l’autre jour.
Au même titre que le WDF, l’ADF est une méthode difficile à tenir sur le long terme, mais potentiellement moins que la restriction calorique quotidienne. L’ADF permettrait de traiter l’obésité par exemple, en entraînant un déficit d’énergie supérieur à une restriction calorique modérée, selon une expérience de 8 semaines (puis 24 semaines de suivi non supervisées) avec 29 participants randomisés au départ et 21 en fin d’expérience [13;14].  
Cette méthode est assez difficile à implémenter dans certains cadres de vie, l’alternance peut être remplacée par des jours fixes au long de la semaine.

Le jeûne en jour alterné modifié, ou Modified Alternate-Day Fasting

Le jeûne en jour alterné modifié consiste à jeûner totalement ou consommer jusqu’à environ 500-600 calories, soit 25% de l’apport calorique “normal” sur une période d’un ou deux jours par semaine. Il n’y a pas de restriction en dehors de ces jours de jeûne. Un exemple de régime alimentaire sur ce principe est le régime 5:2. 5 correspond au nombre de jours d’apport en nourriture “normal” et 2 aux jours de restriction calorique.
Ce type de jeûne peut s’avérer utile et permettrait une gestion plus aisée du poids, afin de continuer à en perdre de façon stable sur le long-terme [14;28].  

Time-Restricted Feeding, l’alimentation en temps restreint

jeûne-et-vieillissement-long-long-life-transhumanisme-longévité-vieillissement8776

La pratique du jeûne intermittent, ou Time-Restricted Feeding (TRF) en anglais, consiste à réduire la fenêtre de temps durant laquelle la nourriture est consommée durant la journée.
La fenêtre en question peut aller de 1h à 12h suivant les méthodes. À titre d’exemple, une forme commune de TRF consiste à jeûner sur une période de 16h, puis manger sur une période de 8h. En mangeant son dernier repas à 20h et en sautant le petit déjeuner, on arrive à une période de jeûne de 16h vers midi.
Cette méthode a l’avantage d’être relativement facilement adoptée et semble pouvoir apporter des bénéfices à ceux qui l’ont expérimentée (peu d’abandons dans les études comparé aux autres méthodes d’IF, soit environ 10% contre 20%).

Les effets du TRF sont démontrés chez de nombreuses espèces [15]. Cette stratégie pourrait être une alternative à la restriction calorique, car même si l’impact de cette pratique varie grandement entre espèces, cette pratique induit certains effets de la restriction calorique : diminution du LDL cholestérol et des triglycérides (chez l’humain) [16], une diminution des taux de glucose et d’insuline, souvent une perte de poids.

Le TRF pourrait également entraîner une diminution de facteurs inflammatoires (comme IL-6 et TNF-α) chez certaines espèces [16], mais les données pour l’humain sont trop limitées pour conclure.
Même si les données manquent pour l’assurer, il semble qu’un jeûne d’au moins 10-12h apporte des bénéfices non présents dans les fenêtres de TRF moins longues [16].

Mimetics diets : mimer l’action du jeûne sur l’organisme

Il existe un domaine de recherche qui s’intéresse à l’induction des effets bénéfiques de la restriction calorique et du jeûne volontaire. Ceci offrirait la possibilité de réaliser des tests cliniques plus précis, plus faciles à mettre en place, ceci sans modifier et dépendre du mode de vie des participants. Cette approche permettrait donc d’implémenter des traitements directement au sein des population en cas de succès.
Plusieurs options sont envisageables pour ces stratégies de mimétisme, comme la les traitements médicamenteux, et la thérapie génique directe ou visant le microbiote intestinal.

Ces méthodes auraient l’avantage de faire profiter une grande partie de la population des effets bénéfiques de la restriction calorique sur le vieillissement et ses pathologies associées [18] . Cependant, il semble également enviable de former la population aux problématiques de nutrition et de santé dans notre société de plus en plus sujette à la “malbouffe” et à la sédentarité.

Enfin, il sera peut être possible d’améliorer les effets “naturels” des méthodes de restriction calorique et ainsi d’avoir un impact bien plus significatif sur le temps de vie en bonne santé.  

Metformin, resvératrol et rapamycin [17] sont des candidats, en particulier la rapamycine qui influence le circuit mTOR, que nous verrons plus loin. Cependant, il est bon de garder le sens des proportions : même avec un médicament et les effets complets de la restriction calorique, le vieillissement sera toujours présent et l’impact de la CR n’est pas le même entre C.elegans et H.sapiens.  

jeûne et vieillissement long long life transhumanisme longévité vieillissement56

Pour conclure,

Nous avons vu dans cette partie le principe de restriction calorique ainsi que plusieurs stratégies de jeûne. L’impact de la restriction calorique sur la santé et les maladies liées à l’âge semble consensuel parmi la communauté scientifique. Les diverses stratégies de jeûne sont étudiées dans le but d’obtenir des résultats s’approchant de la restriction calorique du point de vue de la santé, tout en étant plus faciles à implémenter dans un mode de vie “classique” et sans subir continuellement une sensation de faim. Les méthodes sont variées et nous n’avons malheureusement pas beaucoup de données pour déterminer leur efficacité au sein de notre espèce, en particulier sur le long terme. Ceci est dû aux difficultés de recrutement de volontaires, à la constance tout au long de l’expérience, au contrôle…

Cependant plusieurs bénéfices semblent ressortir des séries d’expériences [19;20;21]. La longévité semble augmentée, à différents degrés suivant les espèces et les techniques employées. Des facteurs de risques sont diminués et les taux de certains biomarqueurs s’en trouvent grandement améliorés. Il faut prendre soin du contenu de son alimentation et favoriser une nourriture équilibrée, variée, riche en fibres. Concernant le Time Restricted Feeding par exemple, favoriser la nourriture riche en nutriments permet de diminuer la sensation d’avoir trop mangé tout en ayant un apport suffisant sur une fenêtre restreinte.  
Mais pourquoi et comment ces méthodes influenceraient-elles notre longévité, ou rallongeraient-elles notre vie en bonne santé ?
C’est ce que nous verrons dans la prochaine partie de ce dossier !

Fasting for longevity and against aging

Louis Kokkinis

Author

Auteur

Louis is responsible for the vulgarization of articles and scientific watch for Long Long Life.
He is currently studying biology remotely at Aix-Marseille University. He also works on multiple biotechnology and engineering projects.

More about the Long Long Life team

Louis est responsable de la rédaction d’articles de vulgarisation et de veille scientifique pour Long Long Life. Il étudie la biologie à distance à l’université d’Aix Marseille. Il est également porteur de plusieurs projets de biotechnologies et ingénierie.

En savoir plus sur l’équipe de Long Long Life

References:

[1] Patterson, R. E., Laughlin, G. A., LaCroix, A. Z., Hartman, S. J., Natarajan, L., Senger, C. M., … Gallo, L. C. (2015). Intermittent Fasting and Human Metabolic Health. Journal of the Academy of Nutrition and Dietetics, 115(8), 1203–1212.

[2] Sailaja, B. S., He, X. C., & Li, L. (2015). Stem Cells Matter in Response to Fasting. Cell Reports, 13(11), 2325–2326.

[3] Médecine Sorbonne Université. Chapitre 4 – Les tissus conjonctifs. Les tissus adipeux

[4] Campos, S. E., & DeLuna, A. (2019). Functional Genomics of Dietary Restriction and Longevity in Yeast. Mechanisms of Ageing and Development.

[5] Alirezaei, M., Kemball, C. C., Flynn, C. T., Wood, M. R., Whitton, J. L., & Kiosses, W. B. (2010). Short-term fasting induces profound neuronal autophagy. Autophagy, 6(6), 702–710.

[6] Fei Fang et Al. (2019). Growth hormone acts on liver to stimulate autophagy, support glucose production, and preserve blood glucose in chronically starved mice. PNAS published ahead of print March 25, 2019

[7] Lee, J. M., Wagner, M., Xiao, R., Kim, K. H., Feng, D., Lazar, M. A., & Moore, D. D. (2014). Nutrient-sensing nuclear receptors coordinate autophagy. Nature

[8] Challet, E. (2013). Circadian Clocks, Food Intake, and Metabolism. Chronobiology: Biological Timing in Health and Disease, 105–135.

[9] Bragazzi, N., Sellami, M., Salem, I., Conic, R., Kimak, M., Pigatto, P., & Damiani, G. (2019). Fasting and Its Impact on Skin Anatomy, Physiology, and Physiopathology: A Comprehensive Review of the Literature. Nutrients, 11(2), 249.

[10] Wang, F., Luo, J., Ding, D., Zhao, Q., Guo, Q., Liang, X., … Hong, Z. (2019). Elevated Fasting Blood Glucose Level Increases the Risk of Cognitive Decline Among Older Adults with Diabetes Mellitus: The Shanghai Aging Study. Journal of Alzheimer’s Disease, 1–11.

[11] Soeters, M. R., Lammers, N. M., Dubbelhuis, P. F., Ackermans, M., Jonkers-Schuitema, C. F., Fliers, E., … Serlie, M. J. (2009). Intermittent fasting does not affect whole-body glucose, lipid, or protein metabolism. The American Journal of Clinical Nutrition, 90(5), 1244–1251.

[12] Henderson, S. T. (2008). Ketone bodies as a therapeutic for Alzheimer’s disease. Neurotherapeutics, 5(3), 470–480.

[13] Palee, S., Minta, W., Mantor, D., Sutham, W., Jaiwongkam, T., Kerdphoo, S., … Chattipakorn, N. (2019). Combination of exercise and calorie restriction exerts greater efficacy on Cardioprotection than monotherapy in obese-insulin resistant rats through the improvement of cardiac calcium regulation. Metabolism.

[14] Rapport NACRe : Jeûne, régimes restrictifs et cancer: revue systématique des données scientifiques et analyse socio-anthropologique sur la place du jeune en France

[15] Cota, D. (2006). Hypothalamic mTOR Signaling Regulates Food Intake. Science, 312(5775), 927–930.doi:10.1126/science.1124147.

[16] Young Chul Kim, Kun-Liang Guan., (2015). mTOR: a pharmacologic target for autophagy regulation. J Clin Invest. 2015;125(1):25-32.

[17] Manoogian, E. N. C., & Panda, S. (2017). Circadian rhythms, time-restricted feeding, and healthy aging. Ageing Research Reviews, 39, 59–67.

[18] Bernard Lakowski and Siegfried Hekimi., (1998). The genetics of caloric restriction in Caenorhabditis elegans. Genetics Vol. 95, pp. 13091–13096.

SHARE