Avec plus de 6 200 scintigraphies cérébrales allant du vieillissement en bonne santé à la maladie d’Alzheimer symptomatique, une ressource de recherche majeure offre aux scientifiques un examen plus approfondi de la manière dont les changements dans l’amyloïde, la protéine tau et la structure cérébrale sont liés à la santé cognitive.
Étude : Explorer le vieillissement en bonne santé grâce à la maladie d’Alzheimer préclinique dans l’ensemble de données Knight Alzheimer Research Imaging. Crédit image : Sergiy Palamarchuk/Shutterstock.com
Un nouvel article publié dans la revue Communications naturelles décrit le programme Knight Alzheimer Research Imaging (KARI) ensemble de données. Cette vaste ressource longitudinale et multimodale couvre le spectre de la maladie d’Alzheimer, du vieillissement en bonne santé aux phases précliniques. ANNONCE à une maladie symptomatique. Il identifie les associations entre les mesures d’imagerie cérébrale et l’état clinique et cognitif.
Sommaire
Étudier les premiers changements cérébraux liés à la maladie d’Alzheimer
La maladie d’Alzheimer (MA) constitue un grave défi de santé publique à l’échelle mondiale, compte tenu de sa forte prévalence, de son profil clinique sévère et progressif et de l’absence de traitement curatif. La maladie d’Alzheimer a une période préclinique prolongée, la pathologie amyloïde et tau s’accumulant souvent des années ou des décennies avant des symptômes cognitifs visibles. C’est la période où l’intervention peut être la plus utile.
Comprendre cette période préclinique nécessite des ensembles de données longitudinales multimodales : informations collectées auprès d’individus asymptomatiques sur de longues périodes de suivi avec évaluation simultanée de la pathologie moléculaire, de la structure cérébrale, de la cognition et d’autres facteurs. L’ensemble de données Knight Alzheimer Research Imaging (KARI) a été développé à cet effet par le Knight Alzheimer Disease Research Center de l’Université de Washington à St. Louis.
Les avantages de l’ensemble de données incluent un phénotypage approfondi et des normes uniformes de collecte de données, car il est basé dans une seule institution. Cela permet de maintenir la qualité des données au fil du temps, même si certaines variations matérielles sont inévitables.
La présente étude décrit l’ensemble de données et examine la manière dont ses biomarqueurs d’imagerie sont liés à l’âge, aux déficiences cliniques et aux performances cognitives. Il vise à fournir aux chercheurs « le contexte et les mesures d’assurance qualité nécessaires pour utiliser cette vaste ressource pour leurs propres enquêtes ».
L’ensemble de données KARI
L’ensemble de données contenait 1 645 participants âgés de 42 à 97 ans, auprès desquels 6 217 acquisitions de neuroimagerie ont été obtenues au cours de la période de collecte de données de l’étude. Plus de 800 participants ont bénéficié d’une imagerie longitudinale, certains étant suivis pendant plus de 15 ans.
La ressource KARI est conçue pour capturer simultanément plusieurs aspects du vieillissement cérébral. L’ensemble de données comprend des données structurelles, fonctionnelles et de diffusion IRMainsi que ANIMAL DE COMPAGNIE imagerie pour l’amyloïde et la protéine tau. Ces données d’imagerie sont accompagnées d’évaluations cliniques et cognitives, d’informations génétiques, de biomarqueurs fluides et d’autres informations démographiques.
L’ensemble de données présente à la fois des données d’imagerie brutes et des mesures traitées, y compris des segmentations anatomiques et des biomarqueurs quantifiés, à des chercheurs qualifiés.
Une vision multimodale du vieillissement et de la maladie d’Alzheimer
La plupart des participants à l’étude ne présentaient aucun signe de déficience cognitive, ce qui rend l’ensemble de données particulièrement précieux pour étudier les stades précoces et asymptomatiques de la maladie d’Alzheimer.
Les chercheurs ont utilisé plusieurs types d’IRM pour examiner la structure, la fonction et les modifications du tissu cérébral. Ils ont également utilisé des TEP pour mesurer l’accumulation d’amyloïde et de tau, deux protéines associées à la maladie d’Alzheimer.
L’ensemble de données comprenait 3 385 séances d’IRM impliquant 1 571 participants, dont 801 ont subi des analyses à plusieurs moments dans le temps.
Pour l’imagerie TEP amyloïde, les chercheurs ont collecté 2 684 analyses auprès de 1 370 participants, dont 632 ayant subi des analyses répétées. L’imagerie Tau TEP comprenait 1 113 analyses provenant de 826 participants, dont 228 ayant fait l’objet d’analyses de suivi.
Il est important de noter que 792 participants ont subi les trois types d’imagerie cérébrale : IRM, TEP amyloïde et TEP tau. 514 autres ont subi à la fois une IRM et une TEP amyloïde. Cette combinaison permet aux chercheurs d’étudier comment les changements dans la structure du cerveau sont liés à l’accumulation de protéines associées à la maladie d’Alzheimer chez les mêmes individus.
Des évaluations cliniques étaient également disponibles pour 1 643 participants dans les deux ans suivant leur scintigraphie cérébrale. Parmi eux, 1 132 ont conservé la même cote de démence clinique (CDR) ont obtenu un score lors d’évaluations répétées, tandis que 347 n’ont eu qu’une seule évaluation.
L’échelle CDR mesure la gravité des déficiences cognitives et fonctionnelles, avec un score de 0 indiquant l’absence de déficience et des scores plus élevés indiquant une déficience plus importante. La plupart des participants (1 120) avaient un score maximum de 0, tandis que 362 atteignaient 0,5, ce qui indique une déficience très légère. 150 autres ont atteint un score de 1, indiquant une démence légère, et 11 ont atteint un score de 2, indiquant une démence modérée.
Dans l’ensemble, l’ensemble de données comprend une grande proportion de personnes sans déficience clinique, offrant aux chercheurs l’occasion d’étudier les changements cérébraux qui peuvent survenir avant que les symptômes de la maladie d’Alzheimer ne deviennent apparents.
Âge et différences cliniques au sein de la cohorte
L’âge moyen était de 71,9 ans ; ceux avec un CDR > 0 étaient âgés en moyenne de 75,7 ans, contre 70 ans pour ceux avec un CDR = 0. Ainsi, les personnes inscrites avec une cognition altérée (CDR > 0) sont significativement plus âgées que celles qui ne le sont pas.
Le groupe sans déficience avait plus d’années d’études et une proportion de femmes plus élevée que le groupe avec déficience. Apolipoprotéine E (APOE) Les porteurs ε4 représentaient 42 % de la cohorte, soit 56 % des personnes avec déficience contre 35,5 % du groupe sans déficience.
Performances cognitives liées aux modifications cérébrales liées à la maladie d’Alzheimer
Les auteurs ont examiné les relations entre les biomarqueurs d’imagerie et le Knight Preclinic Alzheimer Cognitive Composite (Chevalier PACC), tout en ajustant l’âge, l’éducation, le sexe et le statut de porteur de l’APOE ε4.
Parmi les 1 467 participants disposant de données IRM, une plus grande épaisseur corticale dans une signature corticale sensible à la MA était associée à de meilleures performances cognitives. La corrélation partielle entre la signature corticale et le PACC était de 0,36.
À l’inverse, parmi les 1 293 participants ayant subi une TEP amyloïde, une charge amyloïde plus élevée mesurée à l’aide de l’échelle Centiloïde était associée à des performances cognitives plus faibles, avec une corrélation partielle de −0,33.
La relation était également évidente pour tau. Parmi les 684 participants ayant subi une TEP tau, une plus grande charge de tau était associée à de moins bonnes performances PACC, avec une corrélation partielle de −0,40. Ainsi, les trois principales mesures d’imagerie ont montré une tendance cohérente : plus d’amincissement cortical, plus d’amyloïde et plus de tau étaient chacun associés à de moins bonnes performances cognitives. Les associations ne différaient pas significativement selon le stade CDR.
Ces associations sont restées après avoir pris en compte plusieurs facteurs démographiques et génétiques importants.
Les marqueurs d’imagerie cérébrale varient en fonction de la déficience clinique
La signature corticale diminue avec l’augmentation du CDR et avec l’âge. Cependant, la diminution avec l’âge était nettement plus faible chez les individus atteints de CDR 1.
De même, la charge amyloïde selon l’échelle centiloïde augmentait avec l’augmentation du CDR et avec l’âge, bien que ce résultat puisse être moins fiable en raison de la petite taille de l’échantillon. Là encore, l’augmentation de l’âge était plus faible chez les personnes ayant un CDR 1 que chez celles ayant un CDR 0.
L’étude a également examiné l’indice tau, qui reflète l’accumulation précoce de tau dans quatre régions du cerveau. Ils ont constaté des augmentations de l’indice liées à l’âge et au CDR, l’effet de l’âge étant affaibli dans tous les groupes handicapés.
Les enquêteurs ont également examiné la propagation spatiale de la protéine Tau (TSS), une mesure de l’étendue de la répartition de la pathologie tau dans le cerveau. Le TSS était considérablement plus élevé chez les participants handicapés que chez les participants non handicapés, et augmentait également avec l’âge. Cependant, l’effet de l’âge variait selon le CDR.
La différence TSS a augmenté progressivement à travers les stades cliniques, d’une moyenne d’environ 0,052 dans le CDR 0 à 0,682 dans le CDR 2.
Ces résultats illustrent comment l’ensemble de données peut être utilisé pour examiner non seulement si une pathologie est présente, mais aussi comment sa distribution spatiale diffère selon les stades cliniques, éclairant potentiellement les futures études sur la progression de la maladie.
Hyperintensités de la substance blanche
La ressource ne se limite pas à l’amyloïde et au tau. Il contient également des informations pertinentes sur les pathologies cérébrales vasculaires et mixtes, notamment l’hyperintensité de la substance blanche (WMH) volume, micro-hémorragies cérébrales et infarctus cérébraux.
La gravité radiologique de la WMH (leucoaraïose) augmente avec l’âge et la déficience, bien que la relation avec l’âge puisse varier en fonction de la gravité de la maladie. Les micro-hémorragies cérébrales étaient plus fréquentes chez les participants handicapés, après prise en compte de l’âge.
En revanche, les infarctus cérébraux n’ont pas montré la même relation significative avec l’état clinique, bien que l’échantillon soit extrêmement petit. Ces données permettent aux chercheurs d’étudier comment les anomalies vasculaires coexistent avec la pathologie neurodégénérative ou y contribuent potentiellement.
Stadification biologique de la maladie préclinique
Les auteurs démontrent également le potentiel de l’ensemble de données pour classer la MA en fonction des changements biologiques dans le cerveau. Ils ont appliqué un cadre existant en quatre étapes basé sur des biomarqueurs quantitatifs amyloïdes et tau pour classer les séances d’imagerie en fonction des modèles d’accumulation de protéines.
Cela comprenait 656 participants ayant subi une IRM T1w, une TEP-amyloïde et une TEP-tau réalisées à un an d’intervalle. Ils ont subi 812 séances au total, dont 547 étaient amyloïdes négatives pour l’ensemble du cerveau. Sur les 265 séances amyloïdes positives restantes, 144 séances ont été classées au stade A, 44 au stade B, 29 au stade C et 43 au stade D. Cinq séances n’ont pas été classées.
Les enquêteurs ont également examiné un sous-ensemble de « vieillissement en bonne santé » de 434 participants avec 591 séances appariées qui étaient négatives à la fois pour l’amyloïde et la tau-PET. Ils ont constaté que 372 participants au cours de 456 séances n’étaient pas altérés, avec un CDR 0 lors de la dernière évaluation.
Ils ont ensuite examiné les participants avec des données IRM et PET-amyloïde, sans nécessiter de Tau-PET. Il y avait 647 participants avec 1 248 séances d’imagerie appariées qui répondaient aux critères de l’étude pour rester cliniquement intacts (CDR 0). Parmi eux, 301 participants disposaient de données provenant de deux moments ou plus au cours de l’étude.
Ceci est particulièrement pertinent pour le concept de vieillissement en bonne santé par rapport à la MA préclinique. Une personne peut être cognitivement normale malgré des anomalies amyloïdes ou tau. Cela rend l’âge chronologique et l’état clinique seuls insuffisants pour prédire la pathologie de la MA dans le cerveau. Des ensembles de données comme celui-ci permettent de suivre des individus manifestement en bonne santé pour identifier des caractéristiques cérébrales, cognitives ou biologiques spécifiques qui distinguent le vieillissement en bonne santé d’une maladie préclinique.
Forces et limites
La principale force de KARI réside dans la combinaison d’un suivi longitudinal, d’une imagerie multimodale et d’une évaluation clinique approfondie. Cela permet d’identifier des trajectoires plutôt que de s’appuyer uniquement sur des comparaisons transversales. Cela aide également à découvrir les associations entre les différents composants et biomarqueurs de la maladie d’Alzheimer et l’évolution de ces relations au fil du temps.
Cependant, l’étude présente plusieurs limites. Les données d’imagerie ont été collectées sur de nombreuses années à l’aide de différents scanners, intensités de champ et traceurs TEP, conduisant à une hétérogénéité. L’ensemble de données n’était pas complètement harmonisé, un choix délibéré qui signifie que les chercheurs doivent tenir compte des différences techniques dans leurs analyses.
La cohorte a un niveau d’éducation relativement élevé et est majoritairement blanche en termes de composition raciale/ethnique, ce qui limite la généralisabilité. L’étude inclut également de nombreuses personnes souffrant de troubles cognitifs, dont certaines souffrent d’une pathologie cérébrale liée à la maladie d’Alzheimer, ce qui signifie que les résultats ne reflètent peut-être pas pleinement les schémas de maladie dans la population en général.
Une nouvelle ressource d’imagerie soutient les études sur le vieillissement cérébral sain
Dans l’ensemble, l’étude démontre la valeur de la base de données KARI. Sa nature longitudinale offre la possibilité d’étudier le vieillissement en bonne santé, la MA préclinique et les maladies symptomatiques à travers de multiples marqueurs et composants de la maladie.
Il capture les changements biologiques dans tout le spectre de la maladie d’Alzheimer, comme en témoignent les associations entre des mesures telles que l’amincissement cortical, l’amyloïde, la protéine tau, les performances cognitives et les déficiences cliniques.
En combinant l’imagerie multimodale avec un suivi clinique à long terme, KARI pourrait soutenir de futures investigations sur les mécanismes de la maladie, la validation des biomarqueurs et une détection plus précoce, même si les résultats devront être confirmés dans des populations plus diverses.
« L’ensemble de données KARI constitue une base puissante pour la génération d’hypothèses, la validation de biomarqueurs et l’affinement des modèles de maladies. »
