En utilisant un outil sur mesure pour analyser l'activité électrique à partir de neurones, les chercheurs de l'Université Brown ont identifié un biomarqueur à base de cerveau qui pourrait être utilisé pour prédire si une légère déficience cognitive se transformera dans la maladie d'Alzheimer.
« Nous avons détecté un schéma dans les signaux électriques de l'activité cérébrale qui prédit quels patients sont les plus susceptibles de développer la maladie en deux ans et demi », a déclaré Stephanie Jones, professeur de neurosciences affiliée au Brown's Carney Institute for Brain Science qui a co-dirigé la recherche. « Être capable d'observer de manière non invasive un nouveau marqueur précoce de la progression de la maladie d'Alzheimer dans le cerveau pour la première fois est une étape très excitante. »
Les résultats ont été publiés dans Imagerie des neurosciences.
En travaillant avec des collaborateurs à l'Université Complutense de Madrid en Espagne, l'équipe de recherche a analysé les enregistrements de l'activité cérébrale de 85 patients diagnostiqués avec une déficience cognitive légère et surveillé les progrès des maladies au cours des prochaines années. Les enregistrements ont été effectués en utilisant la magnétoencéphalographie, ou MEG – une technique non invasive pour enregistrer l'activité électrique dans le cerveau – tandis que les patients étaient dans un état de repos, les yeux fermés.
La plupart des méthodes pour étudier les enregistrements MEG compressent et en moyenne l'activité détectée, ce qui rend difficile l'interpréter au niveau neuronal. Jones et d'autres chercheurs de Brown ont lancé un outil de calcul, appelé la boîte à outils des événements spectraux, qui révèle l'activité neuronale comme des événements discrètes, montrant exactement quand et à quelle fréquence se produit, combien de temps il dure et sa force ou sa faiblesse. L'outil est devenu largement utilisé et a été cité dans plus de 300 études académiques.
En utilisant la boîte à outils des événements spectraux, l'équipe a examiné les événements d'activité cérébrale chez les patients présentant une déficience cognitive légère, survenant dans la bande de fréquence bêta – une fréquence qui a été impliquée dans le traitement de la mémoire, ce qui rend important d'étudier dans la maladie d'Alzheimer, selon Jones. Ils ont découvert des différences distinctes dans les événements bêta des participants qui ont développé la maladie d'Alzheimer en deux ans et demi, par rapport à ceux qui ne l'ont pas fait.
Deux ans et demi avant le diagnostic de leur maladie d'Alzheimer, les patients produisaient des événements bêta à un rythme inférieur, plus courte et plus faible. À notre connaissance, c'est la première fois que les scientifiques examinent les événements bêta par rapport à la maladie d'Alzheimer. «
Danylyna Shpakivska, le premier auteur de l'étude basé à Madrid
Les liquides et les biomarqueurs sanguins peuvent identifier la présence de plaques bêta-amyloïdes toxiques et de tangles tau – des protéines qui s'accumulent dans le cerveau et sont censées contribuer aux symptômes de la maladie d'Alzheimer. Un biomarqueur de l'activité cérébrale lui-même représente une méthode plus directe pour évaluer comment les neurones réagissent à cette toxicité, a déclaré David Zhou, un chercheur postdoctoral dans le laboratoire de Jones à Brown qui dirigera la prochaine phase du projet.
Jones envisage que la boîte à outils des événements spectraux pourrait être utilisée par les cliniciens pour diagnostiquer la maladie d'Alzheimer avant sa progression.
« Le signal que nous avons découvert peut aider à la détection précoce », a déclaré Jones. « Une fois que notre constat est reproduit, les cliniciens pourraient utiliser notre boîte à outils pour un diagnostic précoce et aussi pour vérifier si leurs interventions fonctionnent. »
Pendant ce temps, Jones et son équipe entreront dans une nouvelle phase de recherche, financée par un prix Zimmerman Innovation en science du cerveau du Carney Institute.
« Maintenant que nous avons découvert des caractéristiques de l'événement bêta qui prédisent la progression de la maladie d'Alzheimer, notre prochaine étape consiste à étudier les mécanismes de génération en utilisant des outils de modélisation neuronale de calcul », a déclaré Jones. « Si nous pouvons recréer ce qui ne va pas dans le cerveau pour générer ce signal, alors nous pouvons travailler avec nos collaborateurs pour tester la thérapeutique qui pourrait être en mesure de corriger le problème. »
La recherche a été soutenue par le National Institutes of Health, y compris la recherche sur le cerveau grâce à la progression de l'initiative innovante des neurotechnologies (cerveau), en plus du financement d'agences d'Espagne.
