Des chercheurs de l'École de médecine de l'Université d'Indiana ont développé un diagnostic très sensible qui prédit le stade de démence d'une personne en fonction des changements neurovasculaires et métaboliques. Ils ont récemment publié leurs résultats dans Alzheimer's & Dementia : The Journal of the Alzheimer's Association.
Des années avant qu'une personne ne présente les premiers symptômes de démence ou de la maladie d'Alzheimer, les scientifiques affirment qu'il existe un déséquilibre dans le métabolisme énergétique et le flux sanguin dans le cerveau, en particulier dans les régions liées à la mémoire, à la cognition et à l'apprentissage.
L'équipe de recherche de l'IU – dirigée par Paul Territo, PhD, professeur de médecine, et Juan Antonio K. Chong Chie, PhD, chercheur postdoctoral – a étudié comment la perfusion cérébrale, qui est le flux sanguin vers le cerveau, et le métabolisme du glucose, qui est la façon dont le corps se décompose et stocke le glucose pour produire de l'énergie, changent dans des dizaines de régions du cerveau chez plus de 400 patients humains. Ils ont découvert que le métabolisme et la perfusion dans le cerveau peuvent être dérégulés dès 20 ans avant un diagnostic clinique de démence ou de modifications des troubles cognitifs.
Les chercheurs ont précédemment développé cette nouvelle méthode pour analyser les analyses cérébrales de perfusion et de métabolisme de modèles animaux développés par le centre Model Organism Development and Evaluation for Late-Onset Alzheimer's Disease (MODEL-AD). Ils ont découvert que le métabolisme et la perfusion faisaient partie des premiers processus biologiques dérégulés au cours de la progression de la maladie d’Alzheimer et de la démence – potentiellement bien avant l’accumulation de plaques amyloïdes et d’enchevêtrements de tau, deux caractéristiques majeures de la maladie neurodégénérative.
Dans l'étude récente, l'équipe a étudié le métabolisme cérébral à l'aide de TEP et le flux sanguin à l'aide d'IRM de 403 humains de la base de données de l'Alzheimer's Disease Neuroimaging Initiative et ont suivi les changements neurovasculaires et métaboliques au cours de l'évolution de la maladie. Ils ont confirmé ces résultats grâce à des signatures génétiques et à des tests cognitifs cliniques.
Nos données indiquent que l’inflammation joue un rôle majeur à un stade précoce, entraînant des dommages métaboliques et vasculaires. Ces travaux ont confirmé que ce que nous avions supposé chez la souris se produit également chez l’homme. Nous sommes en mesure d'observer depuis les premières phases de la maladie d'Alzheimer et de la démence associée jusqu'à un stade avancé de la maladie.
Cette approche permet d'évaluer la progression de la maladie et peut être utilisée pour la stratification des patients et pour surveiller la réponse thérapeutique. Si vous analysez les régions du cerveau qui présentent des perturbations neurométaboliques et vasculaires et que vous administrez ensuite un médicament qui atténue ces perturbations, nous devrions constater une régression de ces processus ainsi qu'une diminution des signatures inflammatoires et des améliorations de la cognition.
Paul Territo, PhD, professeur de médecine, École de médecine de l'Université d'Indiana
Le groupe de patients étudiés par l'équipe a été cliniquement diagnostiqué dans tout le spectre de la maladie pour la démence et les troubles de la mémoire, qui comprennent des troubles cognitifs légers précoces, des troubles cognitifs légers, des troubles cognitifs légers tardifs et la maladie d'Alzheimer.
Le laboratoire a développé un cadre pour évaluer la dérégulation neurométabolique et vasculaire dans le cerveau des patients – la même approche qu'ils ont utilisée dans les modèles animaux. Cette approche divise le processus en quatre phases différentes de changements de métabolisme et de perfusion qui correspondent étroitement à la progression de la maladie, a déclaré Territo. Ceux-ci vont d'une diminution du métabolisme et d'une augmentation du flux sanguin au stade le plus précoce à une diminution du métabolisme et du flux sanguin au stade final de la maladie d'Alzheimer.
« Ce que nous observons chez les modèles animaux et humains, c'est qu'à mesure que vous progressez dans l'ensemble du spectre de la maladie », a déclaré Territo, « vous tombez dans l'un des quatre états neuro-métaboliques et vasculaires différents, et ces états et leurs trajectoires sont spécifiques à chaque région ».
Territo a déclaré que l'équipe a découvert que parmi les 59 régions du cerveau évaluées chez les patients, certaines régions étaient plus sensibles et progressaient plus rapidement vers la maladie, tandis que d'autres étaient plus résilientes et progressaient plus lentement. Les régions associées à la mémoire, à l'apprentissage et à la cognition, a-t-il ajouté, sont les premières et les moins tolérantes à la dérégulation neurométabolique et vasculaire. Ils ont également constaté que la progression de la maladie varie selon le sexe ; les femmes progressent plus rapidement dans la maladie que les hommes.
De plus, ces changements correspondent aux signatures génétiques – des ensembles spécifiques de gènes recueillis via des échantillons de sang qui classent les maladies – et aux tests cognitifs cliniques des patients, a déclaré Chong Chie, qui a également vérifié les similitudes avec leurs études sur des modèles animaux.
Les chercheurs étudieront ensuite comment différentes régions du cerveau communiquent et se connectent après avoir subi des changements métaboliques et vasculaires.
« Notre analyse vous dit que le cerveau subit ces déficits, mais elle ne vous dit pas comment le cerveau est structuré et comment ces structures changent avec la maladie », a déclaré Territo. « Nous viserons ensuite à répondre à ces questions, ce qui nous permettra également de stratifier la population de patients. Il s'agit simplement de l'examiner d'une manière unique que d'autres n'ont pas encore fait. »
