Dépôt de fer et pathologies du cerveau

La quantification du fer dans les tissus est un sujet important dans de nombreuses applications cliniques, comme celles liées aux maladies neurodégénératives, car on pense qu'un excès de fer peut participer à la neurodégénérescence des tissus (Pietracupa et al., 2017; Stephenson et al., 2014).

La présence de fer potentialise les espèces réactives de l'oxygène, et contribue par conséquent à une augmentation du stress oxydatif impliqué dans la perte neuronale dans de nombreux troubles neurodégénératifs tels que la maladie d'Alzheimer (Bush, 2003; Jellinger et al., 1990), la maladie de Parkinson (Hughes et al., 2002; Tolosa et al., 2006), la maladie de

al., 1982; LeVine and Chakrabarty, 2004). Des dépôts de fer peuvent être aussi retrouvés sous forme méthémoglobine, l'hémozoine et l'hémosidérine dans les micro-saignements causés par un traumatisme crânien (TC) ou un accident vasculaire cérébral (AVC).

La maladie de Parkinson

La maladie de Parkinson (MP) est une affection neurodégénérative caractérisée par une perte massive de neurones sur la substance noire pars compacta (SNc) entraînant un déficit dopaminergique au niveau des noyaux gris centraux. La maladie de Parkinson est la deuxième maladie neurodégénérative la plus fréquente derrière la maladie d’Alzheimer, et la deuxième cause de handicap moteur chez l’adulte après les accidents vasculaires cérébraux.

La maladie de Parkinson est cliniquement caractérisée par la présentation de symptômes moteurs tels que le tremblement au repos, l'instabilité posturale et la rigidité, ainsi que par un large éventail de complications non motrices, notamment une déficience cognitive progressive, des symptômes neuropsychiatriques, des troubles du sommeil et des altérations du système nerveux autonome. Si de nombreuses caractéristiques de la maladie sont liées à une déficience dopaminergique et à un dysfonctionnement des noyaux gris centraux, d'autres sont soutenues par des interactions plus complexes avec d'autres neurotransmetteurs et régions du cerveau. En conséquence, de nombreux processus ont été suggérés comme étant impliqués dans la pathogénie de la maladie de Parkinson, y compris le stress oxydatif, peuvent avoir leur origine dans les cellules gliales. L'apparition du stress oxydatif dans la maladie de Parkinson est apportée par des études post mortem démontrant la capacité du stress oxydatif à induire la dégénérescence des cellules nigrales. Il est prouvé qu'il existe des niveaux élevés de stress oxydatif basal dans la SNc dans le cerveau normal et que ce stress est accru dans la maladie de Parkinson (Damier et al., 1999).

Le diagnostic de la maladie de Parkinson repose principalement sur un ensemble d’évaluations cliniques qui ne fournissent pas une grande précision (Caslake et al., 2008; Hughes et al., 1992). L'IRM conventionnelle n'aide que dans les cas suivants à l'exclusion des pathologies sous-jacentes (par exemple, les lésions vasculaires). L'un des objectifs de la neuroimagerie moderne est de trouver des marqueurs qui aident au diagnostic, au suivi de la progression de la maladie et aux médicaments à long terme afin d’évaluer leurs impacts. Les

principaux changements anatomiques et fonctionnels induits par la maladie de Parkinson peuvent être représentés comme un système : mésencéphalique (perte de neurones dopaminergiques), ganglions basaux (désafférentation dopaminergique) et corticaux (réorganisation fonctionnelle) (Péran et al., 2006). Des études antérieures de neuroimageries se sont généralement concentrées sur un seul de ces trois niveaux.

Il est difficile de trouver un changement anatomique provenant de l’imagerie médicale au début de ces maladies. Néanmoins, connaissant l’existence d’une augmentation de la teneur en fer in vivo pour ces pathologies : plusieurs techniques d'imagerie par résonance magnétique (IRM) tentent de quantifier cette teneur en fer, notamment diverses méthodes basées sur la cartographie des T2, T2*, T2’, susceptibilité du tissu (Haacke et al., 1999; Péran et al., 2010; Wang and Liu, 2015).

L’atrophie multi-systématisée

L'atrophie multi-systématisée (AMS) est une forme atypique de parkinsonisme dégénératif. L’AMS est associée à une diminution du volume cellulaire (atrophie des cellules) de certains noyaux gris centraux, tronc cérébral et du cervelet, alors que ceux-ci sont conservés dans la MP, de sorte qu’une majorité des cas d'AMS peuvent être distingués de la MP (Spetsieris et al., 2009).

Cependant, le diagnostic in vivo est souvent difficile, surtout dans les premiers stades de la maladie, et la différenciation en particulier avec la maladie de Parkinson comporte un taux élevé de diagnostics erronés (Litvan et al., 1997). Il est important de noter que ces troubles ont des pronostics très différents sur le plan du handicap, de réponse thérapeutique et de survie. La morbidité et la mortalité sont plus élevées chez les patients atteints d’AMS, qui répondent souvent mal aux traitements et dont l'incapacité motrice progresse plus rapidement que chez les patients atteints de MP.

Chez les patients atteints d'AMS, les signes caractéristiques de RM comprennent la dégénérescence neuronale dans la substance noire pars compacta comme les patients MP, mais aussi une atrophie du putamen et une hypo-intensité T2*, une atrophie des pédoncules cérébelleux moyens, du pons et du cervelet. Ces marqueurs ont une spécificité relativement bonne, mais une faible sensibilité seulement (Meijer et al., 2012).

Pour résumer, les niveaux de fer sont élevés dans les zones des ganglions de la base, ce qui indique un changement pathologique dans ces troubles. En particulier, la teneur en fer total augmente dans la substantia nigra dans les cas de PD et MSA. Les niveaux de fer dans le putamen augmentent dans les MSA par rapport au PD. Les niveaux de fer augmentent dans le globus pallidus dans les MSA (Dexter et al., 1992).