Alors que les troubles cérébraux liés à l’âge comme la maladie d’Alzheimer se développent souvent lentement au cours de la vie d’un individu, ils ne sont généralement pas détectés tant que les symptômes n’ont pas déjà commencé. Dans cet esprit, des équipes de chercheurs biomédicaux dirigées par des scientifiques de l’Université Brown explorent depuis des années si des maladies neurodégénératives dévastatrices pourraient être détectées des décennies plus tôt – ; peut-être par quelque chose d’aussi simple qu’un examen de la vue de routine au lieu d’une batterie de tests de diagnostic.
Dans une nouvelle étude, l’une des équipes dirigées par Brown décrit les premières étapes pour en faire une possibilité. Ils montrent dans Communication Nature qu’il est possible de suivre l’évolution des vaisseaux sanguins dans le cerveau des souris sur de longues périodes. Les résultats commencent à donner aux chercheurs biomédicaux un outil pour identifier et étudier les biomarqueurs dans ces vaisseaux sanguins qui peuvent détenir des indices essentiels à la détection précoce de maladies neurodégénératives progressives telles que la maladie d’Alzheimer, la maladie de Parkinson, la maladie de Huntington et la sclérose en plaques.
L’espoir est qu’ils puissent ensuite utiliser leur méthode pour imager la rétine chez la souris afin de rechercher ces biomarqueurs, et à partir de là, passer à l’imagerie de la rétine humaine pour étudier et suivre l’évolution des vaisseaux sanguins. Le travail fait partie d’un certain nombre d’efforts de recherche des scientifiques de Brown pour attraper la maladie d’Alzheimer tôt en jetant un coup d’œil dans les yeux.
Dans cet article, nous montrons qu’en utilisant notre technologie d’imagerie, nous pouvons imager le cerveau du même animal encore et encore à plusieurs reprises pendant près d’un an, en mesurant les propriétés des vaisseaux sanguins du cerveau. Les résultats ouvrent potentiellement la voie pour pouvoir prédire quand une personne risque de développer ces maladies neurodégénératives et pour les médecins prescrivant des traitements précoces pour celles-ci. »
Jonghwan Lee, auteur principal de l’étude, professeur adjoint à la Brown’s School of Engineering et au Carney Institute for Brain Science
Suivre l’évolution des vaisseaux sanguins cérébraux sur de longues périodes chez les personnes qui développent des maladies neurodégénératives liées à l’âge, par rapport à ce à quoi ressemble un changement normal, est depuis longtemps un objectif pour les scientifiques. On pense que les vaisseaux sanguins cérébraux chez les personnes qui développent des maladies du cerveau montrent des signes de dégradation et de déclin des décennies avant que les symptômes de la maladie ne commencent.
« Si nous pouvons détecter le changement dans les vaisseaux sanguins du cerveau ou de la rétine pendant de longues périodes, il a longtemps été considéré comme possible de prédire l’apparition de ces types de maladies », a déclaré Lee.
Les défis des méthodes microscopiques actuelles ont rendu ce type de suivi longitudinal extrêmement ardu, nécessitant cependant diverses solutions de contournement. L’équipe de recherche -; qui comprenait également des scientifiques de l’école de médecine et de l’école de santé publique Warren Alpert de Brown – ; chercher une approche plus directe.
La nouvelle méthode qu’ils ont créée combine des techniques d’imagerie avancées et des algorithmes d’IA pour suivre les changements dans la dynamique et l’anatomie des vaisseaux sanguins du cerveau. Les chercheurs ont utilisé la méthode pour mesurer ces changements chez 25 souris différentes pendant plus de sept mois.
Selon l’étude, l’équipe de recherche s’est concentrée sur un test d’imagerie non invasif appelé tomographie par cohérence optique. L’OCT utilise des ondes lumineuses pour regarder à travers la rétine et visualiser les vaisseaux sanguins qui entourent le nerf optique. L’équipe a adapté plusieurs techniques OCT pour imager les vaisseaux sanguins cérébraux comme les vaisseaux piaux, les vaisseaux corticaux et le réseau capillaire. Ils ont ensuite intégré les méthodes OCT à des algorithmes de traitement d’images pour rechercher des modèles dans les données qu’ils ont collectées auprès de souris normales et de souris modèles atteintes de la maladie d’Alzheimer.
En analysant les données, ils ont remarqué des différences entre les changements normaux liés à l’âge et les changements vasculaires provoqués par la maladie.
« Nous avons trouvé plusieurs biomarqueurs candidats comme les gros vaisseaux sanguins qui s’amincissent et le flux sanguin qui diminue, et, plus intéressant, le modèle de réseau des vaisseaux qui se modifie de manière significative, par rapport aux animaux vieillissants normaux », a déclaré Lee.
L’objectif ultime est d’affiner la méthode et de recueillir suffisamment de données pour que les algorithmes du groupe puissent analyser et prédire, grâce à des examens réguliers de la vue, le risque qu’une personne développe des maladies neurodégénératives des années avant elle. L’équipe est loin d’avoir atteint cet objectif mais démarre fort avec la preuve de concept chez la souris, qui joue le rôle d’organisme modèle. Dans les années à venir, ils prévoient d’examiner de plus près les biomarqueurs qu’ils ont trouvés et d’en identifier davantage. La prochaine étape est l’imagerie des vaisseaux sanguins dans les rétines de souris.
Le travail a été codirigé par Konrad W. Walek, étudiant à la Warren Alpert Medical School, alors qu’il était étudiant de premier cycle au département de neurosciences de Brown, et Sabina Stefan, alors qu’elle était étudiante diplômée à la Brown’s School of Engineering. Tous deux travaillaient dans le laboratoire de Lee. D’autres auteurs de Brown incluent Jang-Hoon Lee, Anna H. Kim, Seong Wook Park, Tao Liu, Yu-Wen Alvin Huang et Christopher Moore.
Le travail a été soutenu par l’Institut national sur le vieillissement.
