UE-2- Histologie Le 10 décembre à 10H30 Pr Mouton-Liger Ronéotypeur : Emma Bourhis / Laure Baudouin Ronéoficheur : Emma Bourhis / Laure Baudouin

Le prof n’a pas précisé les points à connaitre . quelques abréviations : MA: maladie d’alzheimer MND : maladies neurodégénératives

Ronéo 12-UE2-Histo-Cours 2 ! sur !1 12

Cours 2 : Biomar-queurs de la maladie d’Alzheimer

PLAN :

I- Généralité sur les maladies neurodégénératives A) Liste des maladies Neurodégénératives B) Enjeu de santé public des maladies neurodégénératives C) Causes des MND D) Examens et diagnostic des MND

II- La maladie d’Alzheimer A) Généralités B) Neuropathologie de la maladie C) Evolution de la maladie

III- Les biomarqueurs de la maladie d’Alzheimer A)Les biomarqueurs génétiques B)Marqueurs d’imagerie fonctionnels C)Biomarqueurs du LCR

Ronéo 12-UE2-Histo-Cours 2 ! sur !2 12

I- GENERALITES SUR LES MALADIES NEURODEGENERATIVES

A - Liste des maladies neurodégénératives

Le prof a fait un petit rappel sur la structure cérébrale et nous a projeté ce tableau à ne pas apprendre avec les différentes maladies dégénératives, les différents symptômes, leurs lieux d’atteinte : il a cependant développé sur la maladie d’Alzheimer , parkinson (les plus connues) et a mentionné la maladie de la défense à corps de Levy , un peu méconnue mais pourtant la deuxième plus fréquente , assez proche cliniquement de la maladie de Parkinson et avec quelques aspects de la maladie d’Alzheimer. Donc pendant de longues années elle était très difficile à diagnostiquer .

B - Enjeu de santé publique

En France mais également au niveau international les MND constituent un défi pour le système de santé et la poli-tique de recherche, en effet en quelques chiffres :

La maladie d’Alzheimer représente plus de 850 000 , on s’approche du million de personnes touchées en France , 4,9 millions en Europe et plus de 25 millions de personnes dans le monde . D’ici 2020 il y aurait 1/4 personne touchée chez les plus de 65 ans en France

Pour Parkinson , c’est plus de 150 000 cas en France ( 8000 nouveau chaque année) , 1,2 millions de personnes en Europe et plus de 6,3 millions de personne Das le monde

et pour la sclérose latérale amyotrophie (SLA) c’est 8000 personnes en France, + de 100 000 personnes en Eu-rope et environ 200 000 personnes dans le monde

C - Causes de ces MND

On ne connait pas bien les causes de ces maladies pourtant très répandues. Il y a bien une part génétique mais elle n’explique qu’une petite proportions des cas de MND.

On observe que la prévalence de ces maladies augmente énormément et il y a plusieurs paramètres qui permettent d’expliquer cette rapide augmentation bien qu’on les connaisse mal. On pense à :

. des causes environnementales,

. évolution de l’âge de la population

Ronéo 12-UE2-Histo-Cours 2 ! sur !3 12

. mais également à un meilleur diagnostic qu’avant ce qui permet de faire apparaitre plus de cas et d’augmenter la prévalence, car ils sont mieux diagnostiqués.

En tous cas quelques soit les causes de cette évolution , il y a toujours plus de cas , toujours plus de patients et pourtant pas de traitement, car les traitements actuels sont, pour la plupart, symptomatiques destinés à traiter et calmer / améliorer les symptômes et non la maladie en elle même, sa cause.

D- Examen et diagnostic d’une MND

• Le premier à être fait ( par un neurologue ou neuropsychologue) c’est l’examen clinique : les tests de neuropsy-chologie comme le MMSE (une trentaine d’item pour se rappeler le jour , la date , effectuer des mouvements simples etc…) il y a également IADL (impact de la vie quotidienne) test des 5 mots, test de l’horloge… Mais cet examen clinique même bien réalisé est confronté à une différence entre la théorie et la pratique car en

effet en suivant la méthode clinique , théorique, alors le diagnostic devrait être simple ex : altération mémoire= Alz-heimer.

comme le montre ce diagramme :

!

Mais en réalité il est très difficile d’arriver à faire un diagnostic différentiel précis , car par exemple deux patients atteints de la maladie d’Alzheimer n’auront pas les mêmes symptômes (l’un aura davantage une altération du langage, l’autre verra sa mémoire altérée .. ) et les symptômes ne sont pas spécifiques d’une seule MND mais sont retrouvés dans d’autres maladies .

C’est pourquoi l’utilisation de biomarqueurs est très utile .

• On peut donc utiliser l’imagerie, comme L’IRM : pour observer des structures cérébrales , faire une analyse topographique et morphométrique pour mesurer la taille de ces structures et mettre en évidence une atrophie

Ici par exemple il y'a une légère atrophie au niveau du cortex dans la maladie d’Alzheimer ainsi qu’une atrophie de l’hippocampe.

TROUBLES COGNITIFS

SYNDROME EXTRA-PYRAMIDAL

MEMOIRE

LANGUAGE

COMPORTEMENT

MA

APP

TROUBLES VISIO CONSTRUCTIFS

ACP

DFT DCL

MP Parkinson +

PSP DCB MSA

Ronéo 12-UE2-Histo-Cours 2 ! sur !4 12

Cependant, encore une fois, les marqueurs par imageries sont peu spécifiques——>l’atrophie de l’hippocampe n’est pas spécifique de la MA.

Il ont d’avantage une valeur prédictive , c’est pour ça qu’ils sont très bons en tant que compléments : ils per-mettent de donner une information sur l’état d’atrophie d’une structure, et donc permet de faire un suivi dans le temps de l’atrophie pour évaluer sa progression.

• Et donc pendant très longtemps on regroupait les données d’imagerie et les données de l’examen clinique et on obtenait un diagnostic « probable » c’est à dire avec une bonne sensibilité (90% 95%) mais une très mauvaise spé-cificité (50% 60%) . on n’arrivait pas à différencier la maladie d’Alzheimer d’une autre pathologie. Ainsi le diagnostic définitif était post-mortem, on regardait l’atrophie et les lésions par immunohistochimie et donc

on pouvait confirmer le diagnostic définitif neuropathologique.

! Ces inconvénients ont donc amené à devoir développer des biomarqueurs .

II- LA MALADIE D’ALZHEIMER

A- Généralités

• Forme familiale : cette maladie peut être familiale donc génétique (par mutation des gènes APP, PS1, PS2) Mais ce n’est qu’un pourcentage très faible (1 à 3 %), la plupart du temps ce sont des formes sporadiques • Forme sporadique : il y a comme facteurs de risque : -l’âge

- L'environnement - polymorphisme de l’Apo E (ou d’autres gènes) vu plus loin

dans le cour - Autres facteurs de vulnérabilité

B -Neuropathologie de la maladie

a) Mort neuronale : Il y a donc une mort des neurones (d’ou le nom de maladie neurodégénératives). Dans la maladie d’Alzheimer moyenne, il y a donc une perte de 50% des neurones environ, principalement dans les régions corticales et hippocampiques. (dans la couche II du cortex entorhinal et 90% dans les cas sévères de la maladie. Puis la couche CA1 de l’hippocampe, le noyau de Meinert le cortex cérébral et d’autres régions sont touchées par la suite. )

Les cibles les plus vulnérables sont les neurones cholinergiques+++ puis dans l’ordre : sérotoninergiques, noradr-énergiques, somatostatinergiques, et enfin les autres neurones.

b) Mort synaptique : évènement très précoce , survient avant même la mort neuronale. La densité synap-tique est donc réduite dans le cerveau des patients, surtout autour des plaques séniles (mais pas seulement).

Deux types de lésions se produisent dans la maladie d’Alzheimer , ce sont les suivantes : les plaques amyloïdes et

la dégénérescence neurofibrillaire

c) Plaques amyloïde : L’amyloïdose cérébrale : c’est la formation de plaques Aβ cérébrales extracellulaires, et entourées de microglies. Les Aβ vont s’accumuler dans le cerveau et former des plaques.

Ronéo 12-UE2-Histo-Cours 2 ! sur !5 12

�

coupe de cerveau post mortem, on peut voir les plaques de Aβ

�

. Mais ces plaques Aβ agrégées ne sont pas totalement spécifiques de la maladie d’Alzheimer, car on va également les retrouver dans : les angiopathies cérébrales amyloïdes (souvent associées à MA), la démence à corps de Lewy (associée soit à MP soit à MA) et l’atrophie corticale postérieure.

. On ne connaît pas exactement le rôle de ces plaques . En effet dans le cas de la trisomie 21: les patients ont 3 co-pies du gène APP présent sur le chromosome 21, qui sont à l’origine de la formation de Aβ et le cerveau des patients (100%) atteint de la trisomie 21 ont le cerveau rempli de plaques Aβ, mais ils ne développent pas tous la trisomie 21 (50%) et pas tous au même âge.

. Comment se forment ces plaques : Il y a une protéine APP , qui va être clivée en deux par différentes enzymes : soit l’enzyme BACE1( βsécrétase) soit l’enzyme ADAM (alpha sécrétase).

Et selon l’enzyme responsable du clivage elle produira soit un peptide plutôt protecteur ,soit de l’Aβ. Si elle est trop coupée par la βsécrétase alors elle va produire énormément d’Aβ et va donc s’accumuler et former les plaques.

Réponse à une question d’un élève sur le rôle pathologique ou physiologique de la βsécrétase: ces deux voies sont utilisées en permanence et en simultané, mais ce qui fait la différence entre un cas physiologique et un cas patholo-gique c’est la balance entre ces deux clivages. Dans le cas pathologique la balance est très favorable vers la voie amyloidogénique .

Aβ1-4

ta

Aβ1-4 oligo-

p

Souris modélisant

Patient

Plaque β extracellulaire et entourée de mi-

Ronéo 12-UE2-Histo-Cours 2 ! sur !6 12

d) Dégénérescence neurofibrillaire : c’est une lésion qui se produit à l’intérieur des neurones. C’est causé par des neurofibrilles , plus précisément des agrégats de protéine Tau hyperphosphorylée ,qui vont remplir le neurones.

Cette protéine tau intervient dans la stabilisation des microtubules et lorsqu’elle est phosphorylée elle s’organise en microfibrilles et va désorganiser le cytosquelette. Et dans la maladie d’Alzheimer : c’est cette présence de protéine tau hyperphosphorylée ,sur plusieurs sites, qui va s’organiser en neurofibrilles à l’intérieur du neurone.

Il y a plus de 25 kinases identifiées (JNK, p38, ERK2, cdK5 P25 cdK2 Dyrk1A Ck1 PKA MARK) qui phospho-rylent tau in vitro.

Cependant comme pour l’Aβ , cette présence de protéine tau n’est pas spécifique de la maladie d’Alzheimer, en effet il y a d’autres pathologies qui comportent une importante agrégation dans le corps cellulaire du neurone de la protéine tau ( tauopathies ) comme :

la dégénérescence corticobasale (DCB) la démence frontotemporale avec parkinsonisme relié au chromosome 17 (FTDP-17) la maladie de Pick, la paralysie supra nucléaire progressive (PSP) la dystrophie myotonique de steinert l la démence des boxeurs ..( à force de prendre des coups à la tête , les boxeurs vont developper des agrégats de pro-

téine tau)…

Ronéo 12-UE2-Histo-Cours 2 ! sur !7 12

C- Evolution de la maladie

Il y a trois stades dans l’évolution de la maladie d’Alzheimer : 1. Stade SCI : la personne a l’impression d’avoir des troubles de la mémoire mais pas de diagnostic possible. 2. Stade MCI: la personne a un début de trouble cognitif , on peut le mesurer mais on n osait pas si cela va évo-luer vers Alzheimer.

3. Stade de la maladie d’Alzheimer : le diagnostic peut être posé.

L’intérêt est donc d’avoir des marqueur le plus précocement possible , car la maladie commence très précocement et les lésions apparaissent très précocement aussi , elles seraient donc repérables relativement tôt

Ronéo 12-UE2-Histo-Cours 2 ! sur !8 12

III-LES BIOMARQUEURS DE LA MALADIE D’ALZHEIMER

A- Les biomarqueurs génétiques

1. Facteurs de risque : Comme dit précédemment , il y a très peu de forme familiales, cependant il y a des facteurs de prédispositions génétique à la maladie donc un qui est très puissant : l’apolipoprotéine E4 (ApoE4). En effet sa pé-nétrance dans le cas de la maladie d’Alzheimer est supérieure à celle du gène BACA2 dans le cas du cancer du sein. Un individu porteur de l’ApoE4 a donc un risque très important d’avoir une forme sporadique de la maladie d’Alz-heimer . D’autant plus si l’individu a 2 copies de ce gène , ce qui représente un pourcentage de population assez faible de la population. il y a donc une relation gène dose sur cette augmentation du risque.

Ainsi : 1 copie de ApoE4 (15% de la population) augmente le risque à 45% 2 copies de ApoE4 (2% de la population) augmente le risque de 50% à 90% de développer la MA à 85ans Dans la population générale le risque est de 20 % (tout confondu) De plus l’ApoE4 diminue l’âge de survenue de la maladie : elle arrive plus précocement.

Cependant il y a 3 allèles de ApoE : ApoE2 ApoE3, ApoE4

2. Facteur protecteur : au contraire, ApoE2 est très protecteur, surtout lorsqu’il y a deux copies (rare) , il diminue le risque d’avoir la maladie d’Alzheimer.

Ce marqueur génétique la est donc analysé systématiquement en clinique , pour savoir si l’individu a des facteurs de risque d’avoir la maladie. Surtout si cette personne est à un stade précoce, afin de savoir si il a un risque de la deve-lopper et plus ou moins rapidement .

B- Marqueur d’imagerie fonctionnelle (pet scan) Nous vous conseillons les images sur le diapo du prof qui apparaitront en couleur ce qui est beaucoup plus inté-

ressant dans ce cas de marqueur d’imagerie

Amyloïde : On peut maintenant mettre en évidence les protéines de lésions . Par exemple : le marqueur des plaques amy-

loïdes d’Aβ peuvent être mises en évidence marqué au carbon 11 Un autre qui est utilisé de moins en moins fréquemment c’est le marquage est la mise en évidence du glucose

dans le cerveau, marqué au Fluor (F18) car les patients atteint d’Alzheimer sont en hypométabolisme , leur consom-mation de glucose est donc moins abondante que chez un patient sain.

Tau: On peut également des marqueurs de la Tau en TEP . Cependant ce traceur tau n’est pas validé en clinique mais

simplement utilisé en recherche.

C- Biomarqueurs du LCR (ou LCS)

LCR= (liquide céphalo rachidien ou liquide cérébro spinal) c’est un liquide transparent des ventricules et des mé-ninges

- Rôle du LCS : amortit les mouvement/chocs pour le cerveau + évacue les molécules et les déchets ( c’est la poubelle du cerveau )

1-Prélèvement et analyse des marqueurs

- Ponction lombaire : c’est une aiguille à insérer entre les vertèbres lombaires L3/L4 ou L4/L5 afin de prélever du LCR pour pouvoir ensuite doser ,dans ce prélèvement, les 3 biomarqueurs du LCR : c’est à dire les protéines impli-quées dans les lésions de la maladie donc Aβ, Tau, et Tau phosphorylée. Chacune sera un indicateur d’un événe-ment de la pathologie.

Ronéo 12-UE2-Histo-Cours 2 ! sur !9 12

>>>>Chez les patients atteints : - L’Aβ (1-42) sera diminuée car elle s’accumule en plaque , va donc rester bloquée dans ces plaques et donc circule moins dans le LCR - Il y a cependant une augmentation significative de la protéine Tau totale , qui sera un reflet de la mort neuronale . Lors de leur mort il relarguent cette protéine dans le LCS. - La protéine Tau phosphorylée (serine199 thréonine 181,231) augmentée : nous indique la présence de neurofibrilles et pas simplement la mort du neurone. La présence d’une augmentation de Tau phophorylée indique donc une grande quantité de neurofibrilles.

Un dosage complémentaire de Aβ(1-40) , (c’est la forme 1-42 qui est pathologique ) peut être effectué pour véri-fier car certains patient on un taux très élevé de Aβ1-42 sans pour autant qu'elle soit pathologique , ce dosage permet d’éliminer ces faux positifs

�

- Avec ces trois marqueurs on peut donc faire un diagnostic différentiel de la maladie d’Alzheimer Avantages : -Ces marqueurs sont précoces , permettent de voir une altération chez les patients en stade MCI par ex -Permet de réduire l’erreur diagnostique car meilleure sensibilité et meilleure spécificité , et donc une

meilleure prise en charge du patient.

SURTOUT lorsque ces trois marqueurs sont utilisées ensemble en combinaison, et non pas individuellement (combinés : spécificité : 97% et sensibilité 90%) . Ainsi avoir les 3 marqueurs altérés est donc (très probablement) un

Plaques amyloïdes Mort Neuronale Dégénérescences

neurofibrillaires

Aβ42 Tau Phospho-Tau

Diagnostic neuropathologique

Diagnostic Biochimique LCS

Ronéo 12-UE2-Histo-Cours 2 ! sur !10 12

signe d’Alzheimer , car les autres démences n’auraient pas les trois biomarqueurs altérés de façon combinée, simulta-née, ou du moins pas dans les même proportions .

Ainsi à l’aide de seuils de proportions on peut donc poser un diagnostic précis de la maladie d’Alzheimer .

2-Evolution de la maladie :

Le Aβ est le plus précoce des biomarqueurs du LCR, très élevée très tôt dans la maladie , elle permet donc le diag-nostic le plus précoce

puis c’est l’imagerie d’amyloïde et la protéine tau cependant les diagnostic cliniques arrivent assez tardivement dans l’évolution de la maladie .

A retenir ++ l’intérêt des bio marqueur est donc d’être très précoce dans la maladie car certaines anomalies de bio-marqueurs sont détectables jusqu’a 10 voire 15 ans avant les signes cliniques . Et la sensibilité et spécificité sont ex-trêmement bonnes en combinant les 3 ( 90 et 97%)

! 3- Variation des Biomarqueurs selon certains critères

a) En fonction de l’âge : il y a assez peu d’effet de l’âge sur le profil des biomarqueurs. Il y a un profil identique des bio marqueurs entre patients MA<60 ans et ceux qui sont plus âgés. Même si la phosphorylation de tau permet de prévenir l’évolution SCI vers MA

b) Chez les formes atypiques : les biomarqueurs ne sont pas impacts par les formes clinique atypiques de la MA

c) Selon la Saison : Plutôt récent et surprenant , il y a une différence entre les prélèvements faits en été ou en hiver . Il y a donc des variations saisonnières de la sécrétion de ces biomarqueurs

!

Ronéo 12-UE2-Histo-Cours 2 ! sur !11 12

CONCLUSION sur les marqueurs du LCR :

Avantages : ils ont une très bonne sensibilité et très bonne spécificité + permettent de faire des diagnostics très précis pour les maladies d’Alzheimer ou précédant Alzheimer. Mais aussi d’autre MND (comme la DFT) et per-mettent d’identifier des troubles psychiatriques qui n’ont pas d’altération de ces marqueurs mais dans lesquelles ont retrouve des aspects cliniques . Ils sont très utiles pour suivre un traitement.(immunothérapie antiAβ)

Inconvénients : par rapport aux biomarqueurs musculaires , ils sont plus invasifs ,plus douloureux ( ponction lombaire ) nécessité une bonne explication de la procédure par une personne bien formée . Il manque également des biomarqueurs prédictifs de l’évolution de la maladie ( comme mesurer la perte synaptique en mesurant le niveau san-guin)

Ronéo 12-UE2-Histo-Cours 2 ! sur !12 12