Les neuroscientifiques découvrent les changements cérébraux liés à la maladie d’Alzheimer avant l’apparition des symptômes

Une étude récente dans Neurosciences naturelles fournit de nouvelles informations sur la manière dont les protéines bêta-amyloïde et tau, qui s’accumulent dans le cerveau des personnes atteintes de la maladie d’Alzheimer, modifient l’activité cérébrale et contribuent potentiellement au déclin cognitif. Les chercheurs ont observé une progression de l’hyperactivité vers l’hypoactivité dans les régions du cerveau affectées par ces protéines, un changement corrélé à un déclin de l’attention et de la mémoire. Ces résultats suggèrent que des changements dans l’activité cérébrale pourraient servir d’indicateurs précoces de la maladie.

La maladie d’Alzheimer est une maladie neurodégénérative évolutive et la cause la plus fréquente de démence, touchant des millions de personnes dans le monde. Cela commence généralement par une perte de mémoire et des difficultés de réflexion et de raisonnement, progressant à des stades avancés jusqu’à des déficiences dans les tâches quotidiennes de base.

La maladie est marquée par l’accumulation anormale de deux protéines dans le cerveau : la bêta-amyloïde et la protéine tau. La bêta-amyloïde forme des plaques collantes entre les cellules cérébrales, tandis que la protéine tau s’agrège en enchevêtrements dans les cellules, perturbant leur fonction. Ensemble, on pense que ces protéines sont à l’origine d’une cascade de processus nocifs, notamment l’inflammation, la perte des connexions synaptiques, la mort neuronale et, finalement, l’atrophie cérébrale.

La bêta-amyloïde et la protéine tau s’accumulent bien avant l’apparition des symptômes visibles de la maladie d’Alzheimer, parfois des décennies plus tôt. Les plaques bêta-amyloïdes se développent souvent en premier, commençant dans les régions cérébrales à haute activité comme le précuneus et s’étendant vers l’extérieur. Les enchevêtrements de Tau apparaissent généralement plus tard, affectant les zones critiques pour la mémoire telles que le cortex entorhinal. Bien que ces protéines soient fortement liées à la maladie d’Alzheimer, la manière précise dont elles interagissent pour provoquer un déclin cognitif reste floue. Une hypothèse principale suggère que la bêta-amyloïde déclenche une hyperactivité dans les cellules cérébrales, ce qui exacerbe la pathologie tau et conduit à un ralentissement progressif de l’activité cérébrale à mesure que la maladie progresse.

La nouvelle étude visait à combler les lacunes dans la compréhension de la manière dont la bêta-amyloïde et la protéine tau perturbent le fonctionnement cérébral chez l’homme, en particulier avant l’apparition de symptômes cognitifs. Bien que les études animales et les modèles informatiques aient suggéré des schémas similaires, les preuves de ces modifications de l’activité cérébrale induites par les protéines chez l’homme manquaient.

« La maladie d’Alzheimer constitue un défi mondial croissant, mais sa progression commence souvent silencieusement, des années avant l’apparition de symptômes tels que la perte de mémoire. Nous voulions explorer comment les premiers changements cérébraux, en particulier ceux liés à l’accumulation de protéine bêta-amyloïde, de protéine tau ou aux deux, pourraient influencer l’activité cérébrale et prédire le déclin cognitif », a déclaré l’auteur de l’étude. Sylvain Bailletprofesseur de neurologie, neurochirurgie et informatique à l’Université McGill.

« Notre objectif était de contribuer à la compréhension de la façon dont ces protéines interagissent avec l’activité cérébrale et comment elles affectent la fonction cérébrale chez les individus asymptomatiques à risque de développer la maladie d’Alzheimer, en recherchant finalement des marqueurs précoces pour la détection, l’intervention et la surveillance – une question ayant des répercussions significatives au-delà de la maladie d’Alzheimer. une compréhension fondamentale des mécanismes de la maladie, alors que les traitements commencent à être disponibles pour les patients et nécessitent une livraison le plus tôt possible et un suivi clinique.

Pour leur étude, les chercheurs ont recruté 104 participants qui étaient normaux sur le plan cognitif mais avaient des antécédents familiaux de maladie d’Alzheimer, ce qui les exposait à un risque élevé de développer cette maladie. Les chercheurs visaient à explorer comment l’accumulation de protéines bêta-amyloïde et tau dans le cerveau affecte l’activité neuronale avant l’apparition des symptômes. Pour y parvenir, ils ont utilisé une combinaison de techniques d’imagerie avancées et d’évaluations cognitives.

Des tomographies par émission de positons (TEP) ont été réalisées pour détecter et mesurer la présence de protéines bêta-amyloïde et tau dans le cerveau des participants. Cette technique d’imagerie a permis aux chercheurs d’identifier des régions spécifiques où les protéines s’accumulaient. La magnétoencéphalographie (MEG), une méthode qui mesure l’activité cérébrale en temps réel, a été utilisée pour examiner les modèles d’activité neuronale dans ces régions riches en protéines. Le MEG est particulièrement efficace pour capturer les fréquences des ondes cérébrales, fournissant ainsi un aperçu de la façon dont l’activité neuronale change en réponse à l’accumulation de protéines.

Les chercheurs ont observé des schémas distincts d’activité cérébrale liés à la présence de ces protéines. Les zones présentant des niveaux élevés de bêta-amyloïde présentaient une activité cérébrale accrue à fréquence rapide et une activité cérébrale réduite à fréquence lente, reflétant un état d’hyperactivité. Cependant, lorsque la bêta-amyloïde et la protéine tau étaient présentes, l’activité de ces régions passait à un état hypoactif, caractérisé par un ralentissement de l’activité cérébrale. Cette transition de l’hyperactivité à l’hypoactivité correspond à l’idée selon laquelle les protéines interagissent en synergie pour perturber le fonctionnement normal du cerveau.

« Le principal point à retenir est que des changements subtils dans l’activité cérébrale, liés à l’accumulation de protéines bêta-amyloïde et tau, se produisent bien avant les symptômes visibles de la maladie d’Alzheimer », a déclaré Baillet à PsyPost. « Ces changements diffèrent selon que seule la bêta-amyloïde commence à s’accumuler (ce qui entraîne une accélération de l’activité cérébrale) ou si la protéine tau s’ajoute également aux accumulations de bêta-amyloïde (ce qui entraîne un ralentissement considérable de l’activité cérébrale). »

Il est important de noter que ces participants étaient toujours asymptomatiques, ce qui signifie que leur déclin cognitif n’était détectable que grâce à des tests minutieux et n’était pas évident dans la vie de tous les jours. « Cela suggère que l’activité cérébrale pourrait servir de système d’alerte précoce pour la maladie d’Alzheimer, ouvrant la voie à des interventions plus précoces pour ralentir ou empêcher la progression », a déclaré Baillet.

Les résultats ont également révélé que ces changements dans l’activité cérébrale étaient associés à une baisse des performances cognitives. Les participants présentant un ralentissement plus prononcé de l’activité cérébrale dans les régions affectées par la bêta-amyloïde et la protéine tau ont obtenu de moins bons résultats aux tests d’attention et de mémoire.

« Nous avons été surpris de voir à quel point les changements dans l’activité cérébrale, en particulier la transition de l’accélération au ralentissement, prédisaient le futur déclin cognitif », a expliqué Baillet. « De plus, l’effet synergique de la bêta-amyloïde et de la protéine tau était frappant : ce n’était pas seulement la présence de ces protéines, mais aussi la façon dont elles interagissaient pour influencer le fonctionnement cérébral qui importait le plus. Cette découverte souligne des facettes de la maladie d’Alzheimer qui n’ont pas été entièrement étudiées jusqu’à présent et souligne l’importance d’examiner l’activité cérébrale en plus des mesures des protéines dans le cerveau ou des changements dans la structure cérébrale, qui se produisent plus tard dans la maladie.

Comme pour toute recherche, il existe des limites. Les données ont été collectées à un moment unique, ce qui rend difficile la détermination de la relation causale entre l’accumulation de protéines, les modifications de l’activité cérébrale et le déclin cognitif. « Des recherches supplémentaires sont nécessaires pour déterminer les mécanismes sous-jacents », a déclaré Baillet. « Par exemple, est-ce une accélération neuronale pour des causes inconnues qui déclenche l’accumulation de bêta-amyloïde, ou vice-versa ?

Les chercheurs prévoient de remédier à ces limitations dans une étude de suivi en réexaminant les mêmes participants au fil du temps. Les données longitudinales aideront à clarifier comment l’activité cérébrale évolue à mesure que la maladie progresse et si ces changements prédisent de manière fiable le futur déclin cognitif. L’exploration d’autres marqueurs, tels que les mesures sanguines de l’amyloïde et du tau, pourrait également améliorer la capacité de détecter la maladie d’Alzheimer à ses premiers stades.

« Notre objectif à long terme est de développer des tests non invasifs pour la détection précoce et la prédiction des risques de la maladie d’Alzheimer », a déclaré Baillet. « Nous visons à affiner notre capacité à prédire l’apparition, la gravité et le déclin cognitif de la maladie en combinant les mesures de l’activité cérébrale avec éventuellement d’autres biomarqueurs, tels que l’amyloïde et le tau issus de l’imagerie ou des analyses de sang. En fin de compte, nous espérons que cette recherche mènera à une meilleure compréhension des causes réelles de la maladie, pour des interventions plus précoces et meilleures qui ralentiront ou préviendront la maladie d’Alzheimer, bien avant l’apparition des symptômes.

«Je tiens à remercier les participants à notre étude et mes co-auteurs. Ce travail n’aurait pas été possible sans leur confiance et leur engagement. Je voudrais également souligner l’importance de la science ouverte : notre ensemble de données sera mis à la disposition d’autres chercheurs, garantissant ainsi que ces résultats pourront être reproduits et approfondis.

L’étude, « Association synergique de la pathologie Aβ et tau avec la neurophysiologie corticale et le déclin cognitif chez les personnes âgées asymptomatiques», a été rédigé par Jonathan Gallego-Rudolf, Alex I. Wiesman, Alexa Pichet Binette, Sylvia Villeneuve, Sylvain Baillet et le groupe de recherche PREVENT-AD.