Marqueurs périphériques de l'inflammation et déclin cognitif au cours de la maladie d'Alzheimer

THÈSE

Pour l'obtention du grade de

DOCTEUR DE L'UNIVERSITÉ DE POITIERS UFR de médecine et de pharmacie

Cibles moléculaires et thérapeutique de la maladie d’Alzheimer - CiMoTheMA (Poitiers) (Diplôme National - Arrêté du 25 mai 2016)

École doctorale : Biologie-santé - Bio-santé (Limoges)

Secteur de recherche : Aspects Moléculaires et Cellulaires de la Biologie

Présentée par : Adrien Julian

Marqueurs périphériques de l'inflammation et déclin cognitif au cours de la maladie d'Alzheimer

Directeur(s) de Thèse : Marc Paccalin, Agnès Bilan

Soutenue le 03 décembre 2018 devant le jury

Jury :

Président Jean-Philippe Neau Professeur et praticien hospitalier, Université de Poitiers Rapporteur Vincent Camus Professeur et praticien hospitalier, Université de Tours Rapporteur Bertrand Fougère Professeur et praticien hospitalier, Université de Tours Membre Marc Paccalin Professeur et paraticien hospitalier, Université de Poitiers Membre Jean-Claude Lecron Professeur et praticien hospitalier, Université de Poitiers Membre Stéphane Epelbaum Praticien hospitalier, Hôpital de la Pitié-Salpétrière, Paris

Pour citer cette thèse :

Adrien Julian. Marqueurs périphériques de l'inflammation et déclin cognitif au cours de la maladie d'Alzheimer [En ligne]. Thèse Aspects Moléculaires et Cellulaires de la Biologie. Poitiers : Université de Poitiers, 2018. Disponible sur Internet <http://theses.univ-poitiers.fr>

Remerciements

Au Professeur Vincent Camus et Bertrand Fougère, pour l’intérêt qu’ils ont porté à ce travail en acceptant d’être rapporteurs de cette thèse et de participer à ce jury.

Au Professeur Jean-Claude Lecron, pour son aide sur la partie biologique et en acceptant de participer à ce jury.

Au Docteur Stéphane Epelbaume, pour cette belle rencontre en neurologie, pour la transmission de son savoir et en acceptant de participer à ce jury.

Au Professeur Marc Paccalin pour son encadrement pour cette thèse ainsi que son soutien et sa formation scientifique depuis de nombreuses années.

Au Docteur Agnès Rioux Bilan pour son encadrement pour cette thèse et du temps consacré à celle-ci.

Au Professeur Jean-Philippe Neau pour sa disponibilité, sa transmission de connaissances neurologiques et en acceptant de juger ce travail de thèse. Au Professeur Guylène Page pour son encadrement et sa formation scientifique rigoureuse au sein de son laboratoire.

Au Professeur Jean-Luc Houeto pour ses conseils avisés et sa transmission de connaissances neurologiques.

A mes collègues de neurologie. A ma famille, mes amis.

Abréviations

Ac : Anticorps

ADAS : Échelle d'évaluation de la maladie d'Alzheimer (Alzheimer's disease

assessment scale)

AMM : Autorisation de mise sur le marché

APP : Protéine précurseur de l’amyloïde (Amyloid protein precursor)

ARIA : Anomalies d'imagerie liées à l'amyloïde (Amyloid-related imaging

abnormalities)

ARNm : ARN messager

Aβ : Peptide β amyloïde

BACE1 : Enzyme 1 de clivage du site β de l’APP (β-site APP cleaving enzyme 1)

BHE : Barrière hémato encéphalique

CDR : Évaluation clinique de la démence (Clinical dementia rating)

DNFs : Dégénérescences neurofibrillaires

eIF2α : Sous-unité alpha du facteur 2 d'initiation eucaryote (Alpha subunit of

eukaryotic initiation factor 2)

GFP : Protéine fluorescente verte (Green fluorescent protein)

GLUT 1 : Transporteur 1 du glucose (Glucose transporter 1)

HAS : Haute Autorité de Santé

IL : Interleukine

JAM : Molécule d'adhérence jonctionnelle (Junctional adhesion molecule)

LAM : Molécules d'adhérence des leucocytes (Leukocyte adhesion molecules)

LCR : Liquide céphalo rachidien

LRP : Récepteur lié aux lipoprotéines de basse densité (Low-density

lipoprotein receptor-related)

MA : Maladie d’Alzheimer

MCI : Déficience cognitive légère (Mild cognitive impairment)

MCP-1 : Protéine chimioattractive des monocytes (Monocyte chemoattractant

protein)

MMSE : Mini test d’évaluation de l’état cognitif (Mini mental state examination)

NF-κB : Facteur nucléaire-kappa B (Nuclear factor-kappa B)

p38MAPK : Protéines kinases activées par les mitogènes p38 (Mitogen-activated

protein kinases)

PACT : Protéine activatrice de PKR (PKR activating protein)

Paquid : Personnes âgées quid

PBMCs : Cellules mononucléées du sang périphérique (Peripheral blood

mononuclear cells)

PCR : Réaction en chaîne par la polymérase (Polymerase chain reaction)

PDGFR-β : Récepteur-β du facteur de croissance dérivé des plaquettes

(platelet-derived growth factor receptor-β)

PKR : Protéine kinase dépendante de l'ARN bicaténaire (Double stranded

RNA-dependent protein kinase)

PS : Préséniline

RAGE : Récepteur membranaire des produits de glycation avancée (Receptor

SNC : Système nerveux central

Tau : Unité associée à la tubuline (Tubuline associated unit)

TEP : Tomographie par émission de positon

TNF : Facteur de nécrose tumoral (Tumor necrosis factor)

TNFR : Récepteur du facteur de nécrose tumorale (Tumor necrosis factor

receptor)

TABLE DES MATIERES

GENERALITES 1

I. Maladie d’Alzheimer 1

I.1 Historique de la maladie d’Alzheimer 1

I.2 Epidémiologie de la maladie d’Alzheimer 2

I.3 Signes cliniques de la maladie d’Alzheimer 2

I.4 Physiopathologie de la maladie d’Alzheimer 3

I.4.1 Plaques amyloïdes 4

I.4.2 Dégénérescences neurofibrillaires 4

I.4.3 Neuroinflammation 5

I.4.4 Autres altérations : implication de la voie de signalisation PKR 5 I.4.5.1 Structure et fonction de la kinase PKR 5

I.4.5.2 PKR et maladie d’Alzheimer 6

I.5 Facteurs de risque 7

I.5.1 Facteurs génétiques 7

I.5.1.1 Formes familiales : les gènes impliqués dans la voie amyloïde 7 I.5.1.2 Facteurs de susceptibilité génétique 8

I.5.2 Facteurs de risque cardio-vasculaires 9

I.5.3 Autres facteurs de risque 9

I.6 Faisceaux diagnostiques 10

I.6.1 Principaux tests neuropsychologiques 10

I.6.1.1 MMSE 10

I.6.1.2 Epreuve de Rappels Libres / Rappels Indicés (RL/RI) 11

I.6.1.3 L’échelle AdasCog 11

I.6.2 Imagerie cérébrale 11

I.6.2.1 Imagerie cérébrale morphologique 11

I.6.2.2 Imagerie cérébrale métabolique 12

I.6.3 Ponction lombaire 13

I.7 Traitements 13

I.7.1 Traitements symptomatiques 13

I.7.1.1 Inhibiteurs de l’acétylcholinestérase 14 I.7.1.2 Antagonistes voltage dépendant des récepteurs NMDA 14

I.7.2 Pistes thérapeutiques 15

I.7.2.1 Immunothérapie 15

I.7.2.2 Modulation des secrétases 16

I.7.2.3 Anti-inflammatoire 17

II. Composante inflammatoire dans la maladie d’Alzheimer 18

II.1 Acteurs cellulaires de la neuroinflammation 18

II.2 Acteurs moléculaires de l’inflammation 21

II.2.1 Cytokines 21

II.2.1.1 Cytokines pro-inflammatoires 22

II.2.1.2 Cytokines anti-inflammatoires 24

II.2.2 Chimiokines 25

II.3 Cellules mononucléées sanguines (PBMCs) 27

III. Communication entre les cellules du système nerveux central et les cellules

sanguines périphériques 28

III.1 Barrière hémato-encéphalique 28

III.1.2 Dysfonctionnement de la BHE dans la maladie d’Alzheimer 30 III.2 Transmission de la réponse inflammatoire de la périphérie vers le SNC 32

OBJECTIFS 34

I. Objectif principal 34

II. Objectifs secondaires 34

III. Conception de la recherche 35

III.1 Critères de jugement 35

III.1.1 Critère de jugement principal 35

III.1.2 Critères de jugement secondaires 35

III.2 Méthodologie de la recherche 35

III.2.1 Plan expérimental 35

III.2.2 Déroulement de l'étude 36

III.2.2.1 Inclusion 36

III.2.2.2 Suivi 36

III.2.3 Données techniques sur l’investigation réalisée 37

RESULTATS 38

PARTIE 1 : ETUDE DU LIEN ENTRE L’INFLAMMATION ET LE STATUT COGNITIF 38 Article 1 : There is no correlation between peripheral inflammation and cognitive status at diagnosis in Alzheimer's disease.

PARTIE 2 : ETUDE DU LIEN ENTRE L’INFLAMMATION ET LE DECLIN COGNITIF 46 Article 2 : Blood Inflammatory Mediators and Cognitive Decline in Alzheimer's Disease: A Two Years Longitudinal Study.

PARTIE 3 : ETUDE DU LIEN ENTRE PKR ET LA COGNITION 54

Article 3 : Individual PKR activation in PBMCs correlates with cognitive decline in Alzheimer’s disease

DISCUSSION 71

I. Absence de lien entre les marqueurs inflammatoires périphériques et le statut cognitif dans la maladie d’Alzheimer : discussion des résultats et choix de la

méthodologie utilisé 71

II PKR et le déclin cognitif au cours de la MA 75

Index des Figures

Figure 1 : Les différentes voies métaboliques de l’APP 4 Figure 2 : IRM en coupe coronale T1 montrant la progression de l’atrophie temporale

interne au cours du temps chez un patient atteint de la MA 12 Figure 3 : Analyse de l’expression cytokinique en fonction du diagnostic 21 Figure 4 : Schéma de la Barrière hémato-encéphalique 29 Figure 5 : Coupe coronale T1 pré et post injection de contraste 30

GENERALITES

I.

Maladie d’Alzheimer

I.1 Historique de la maladie d’Alzheimer

Les plaques amyloïdes et les dégénérescences neurofibrillaires (DNFs), lésions spécifiques de la maladie d’Alzheimer (MA) furent identifiées pour la première fois en 1906 par le psychiatre allemand Alois Alzheimer (1864-1915) [1]. Ces lésions furent mises en évidence par l’examen anatomopathologique d’Auguste Deter (1850-1906), qui fut admis le 25 novembre 1901, à l’âge de 51 ans, à l’hôpital de Frankfort pour troubles neurologiques sévères : troubles mnésiques, trouble du langage et du comportement. Alois Alzheimer procéda à son autopsie le 8 avril 1906 et rapporta ses découvertes le 3 novembre 1906 lors d’une conférence à Tubingen sous le titre « Sur un processus de maladie particulier du cortex cérébral ». Le terme de maladie d’Alzheimer fut proposé par le Professeur Emil Kraepelin en 1910 dans la 8ème

édition de son manuel de psychiatrie pour décrire une démence du sujet jeune avec des caractéristiques anatomopathologiques distinctes de la « démence sénile ».

Pendant de nombreuses années, cette nouvelle maladie fut controversée et des questions se posèrent sur la relation entre les plaques amyloïdes et les symptômes, ainsi que la distinction entre MA et « démence sénile ». La MA fut ainsi longtemps considérée comme une maladie avec un rôle mineur. C’est dans les années 1970 qu’il y eut un regain d’intérêt pour cette maladie. Ainsi, en 1974 Drachman démontra l’importance du système cholinergique dans le dysfonctionnement cognitif. Puis, dans les années 1980, les protéines bêta-amyloïdes et tau (Tubuline associated unit), à l’origine respectivement des plaques amyloïdes et des DNFs, furent mises en évidence.

Enfin, dans les années 1990, plusieurs gènes dont des mutations sont responsables de la forme autosomique dominante de la MA furent identifiés : le gène du précurseur de la protéine amyloïde (APP), situé sur le chromosome 21 puis les gènes des présénilines 1 et 2 (PS1 et PS2) sur les chromosomes 1 et 14. Muller et son équipe montrèrent ainsi la présence d’une mutation du gène codant pour PS1 à partir des coupes histologiques d’Auguste Deter [2].

I.2 Epidémiologie de la maladie d’Alzheimer

La prévalence de la MA varie en fonction de l’âge, des critères diagnostiques utilisés et de la localisation géographique. Dans le Monde, le nombre total de patients atteints de la MA est estimé à 47 millions avec une prévalence chez les personnes de plus de 60 ans de 40,2 pour 1000 et l’incidence est évaluée à 15,8 pour 1000 personnes/année [3]. Ces données ont été déterminées grâce à des extrapolations mathématiques.

Il existe actuellement 31 registres sur la MA dans le monde parmi lesquels seulement quelques-uns dédiés à la prévalence de la maladie, les autres étant consacrés à faciliter la recherche en incluant des patients volontaires dans des essais ou des registres [4]. En France, il n’existe pas de données nationales de prévalence mais les données de l’étude Paquid (Personnes âgées Quid) permettent de fournir une estimation de 13,2 % pour les hommes et 20,5 % pour les femmes de plus de 75 ans [5].

I.3 Signes cliniques de la maladie d’Alzheimer

Les signes cliniques de la MA apparaissent de façon progressive au cours du temps. En dehors d’un mode de révélation par un syndrome confusionnel, il n’est pas possible de rapporter un début précis des symptômes.

Les troubles de la mémoire épisodique constituent le symptôme inaugural et le plus caractéristique dans la forme typique de la MA. Contrairement à ce qu’on observe lors du vieillissement normal, dans la MA les troubles de la mémoire sont caractérisés par une difficulté à enregistrer de nouvelles informations. Ceci explique la difficulté des patients à donner des exemples précis de leurs problèmes de mémoire. Quand la maladie est plus évoluée, certains patients ne sont pas pleinement conscients de leurs troubles et les problèmes de mémoire sont identifiés par leurs aidants. Ainsi une tendance à se répéter ou à poser plusieurs fois les mêmes questions, identifiée par l’aidant et témoignant d’un oubli à mesure, constitue un motif fréquent de consultation. Si le patient présente des troubles de mémoire sans retentissement sur son autonomie on parle de déficit cognitif léger ou MCI (mild cognitive impairment).

L’évolution de la maladie se fait avec l’apparition progressive d’autres symptômes cognitifs qui retentissent peu à peu sur l’autonomie du patient. Une atteinte des

fonctions exécutives via une diffusion des lésions au cortex frontal entraîne une difficulté de résolution de problèmes complexes ainsi qu’une apathie. A un stade plus évolué, la capacité de concentration est atteinte. La diffusion des lésions au cortex associatif temporopariétal entraîne des troubles des fonctions instrumentales qui regroupent le langage, la réalisation des gestes, les capacités visuo-spatiales et le calcul. Ainsi la fréquence et la sévérité des troubles du langage augmentent avec l’évolution. Les patients présentent des troubles de fluence et de dénomination [6]. Concernant les troubles praxiques, les premières difficultés à apparaître sont l’apraxie constructive, puis viennent des difficultés d’organisation spatiale enfin les praxies idéomotrices (geste significatif comme le salut militaire ou abstrait imitation de geste de l’examinateur sans signification) et idéatoires (manipulation d’objets) [7, 8]. Les symptômes gnosiques (c’est-à-dire des troubles de l’identification) sont dominés par l’anosognosie (absence de conscience de la perte de ses facultés) qui s’accentue avec l’évolution de la maladie [9].

Au stade de démence sévère, la perte d’autonomie est totale, rendant le maintien au domicile difficile. Il existe d’importants troubles du comportement comme la déambulation, l’agressivité, l’altération des rythmes du sommeil [10]. Les complications de l’état grabataire comme les escarres ou les infections pulmonaires entraînent le décès du patient 7 à 8 ans en moyenne après le début des premiers symptômes.

En dehors de l’aspect cognitif, l’examen somatique neurologique est normal dans les stades débutant de la maladie. Avec l’évolution, peuvent apparaître des troubles du mouvement [11]. Ainsi des myoclonies et des crises tonicocloniques peuvent survenir et ce plus fréquemment chez les sujets jeunes [12].

I.4 Physiopathologie de la maladie d’Alzheimer

Les principales lésions anatomopathologiques retrouvées dans la MA sont de trois types : les plaques amyloïdes, constituées de dépôts extracellulaires de peptide Aβ, les DNFs secondaires à l'accumulation intracellulaire de protéine tau hyperphosphorylée et la mort neuronale touchant initialement les neurones cholinergiques. La MA s’accompagne également autour des DNF et des plaques d’une réaction inflammatoire qui participe à la mort neuronale.

I.4.1 Plaques amyloïdes

L’examen anatomopathologique au rouge congo ou à la thioflavine T permet de les mettre en évidence. Elles sont liées à l’accumulation du peptide β amyloïde (Aβ) [13]. Le peptide Aβ résulte du catabolisme d’une protéine nommée l’APP (amyloid protein precursor) par les secrétases. On distingue deux voies cataboliques de l’APP : la voie amyloïdogénique qui résulte de l’action des β et γ secrétases, aboutissant à la formation du peptide Aβ et la voie non amyloïdogénique liée à l’action de l’α secrétase (figure 1). En fonction des sites de clivages, différentes formes de peptides Aβ peuvent être produites. L’APP est une protéine ubiquitaire transmembranaire dont le rôle précis n’est pas connu [14]. Toutefois l’APP semble jouer un rôle dans le développement du système nerveux (croissance des neurites et synaptogenèse) [15], dans l’adhérence cellulaire [16], la transduction du signal transmembranaire, et le métabolisme calcique [17]. Les oligomères de peptide amyloïde vont progressivement s'agréger pour former différentes formes oligomériques solubles présentant une toxicité cérébrale [18]. Il n’existe pas de corrélation entre la topographie des plaques amyloïdes et les symptômes cliniques.

Figure 1 : Les différentes voies métaboliques de l’APP (amyloid protein precursor) à gauche : voie non amyloïdogénique, à droite voie amyloïdogénique selon [19].

I.4.2 Dégénérescences neurofibrillaires

Les DNFs sont constituées de l’accumulation de protéines tau sous forme de paires de filaments hélicoïdaux. La protéine tau est associée aux microtubules en

fonction de son état de phosphorylation et joue un rôle dans l’architecture et le transport axonal. Chez les patients atteints de la MA, la protéine tau est anormalement hyperphosphorylée ce qui entraîne une perturbation du transport axonal et la formation de DNFs [20]. Il existe plusieurs sites de phosphorylation de la protéine tau, certains étant physiologiques et d’autres impliqués dans la MA. Le site de la thréonine 231 est impliqué dans la régulation de l’affinité de tau pour les microtubules [21]. Les DNFs suivent un modèle de distribution stéréotypée et il existe une corrélation entre la région cérébrale touchée et les symptômes cognitifs [22]. Ainsi les DNFs touchent d’abord le cortex temporal interne : cortex entorhinal, transentorhinal puis l’hippocampe ce qui conduit aux troubles de mémoire épisodique avant d’atteindre le cortex associatif responsable des troubles des fonctions instrumentales. Six stades histologiques ont ainsi été définis [23].

I.4.3 Neuroinflammation

A côté des lésions spécifiques, il existe une composante inflammatoire à la fois au niveau central et périphérique. Les lésions de la MA peuvent favoriser cette réponse inflammatoire qui peut, en retour, promouvoir la charge lésionnelle via le métabolisme de la protéine tau et d’Aβ [24]. Les différents aspects de l’inflammation sont traités par la suite.

I.4.4 Autres altérations : implication de la voie de signalisation PKR

I.4.5.1 Structure et fonction de la kinase PKR

Le rôle de PKR (double stranded RNA-dependent Protein Kinase) fut initialement décrit en réponse à une infection virale induite par l’interféron et entraînant une mort cellulaire induite notamment par une baisse de la traduction. La protéine PKR, codée par le gène EIF2AK2, est en effet une kinase qui régule la synthèse protéique via la phosphorylation du facteur de traduction eIF2α (alpha subunit of eukaryotic initiation factor 2) [25]. Cette protéine de 74 kDa est elle-même activée par la phosphorylation sur sa thréonine 451 par la kinase PACT (PKR activating protein) [26]. Sous forme active, PKR peut être clivée par la caspase 3 et libérer une protéine de 35 kDa, PKR-KD (PKR kinase domain) qui est encore plus active [27].

PKR est impliquée dans différentes voies de signalisation telles que la voie des MAP (Mitogen-activated protein) kinases, les voies de l’insuline ou celle du NF-κB (nuclear factor-kappa B) [28]. PKR peut jouer un rôle dans l’inflammation grâce à la

voie du NF-κB par régulation de la transcription de certaines cytokines pro-inflammatoires [29].

PKR est activée par différents stress cellulaires telles que l’inflammation, les infections virales ou bactériennes, ainsi que les lésions de l’ADN. L’activation de PKR a également été mise en évidence dans certaines maladies neurodégénératives comme la sclérose latérale amyotrophique, la maladie de Huntington ou la MA [30].

I.4.5.2 PKR et maladie d’Alzheimer

L’étude de PKR par western blot sur des coupes de cerveau humain montre une activation par phosphorylation plus importante de PKR et eIF2α chez des patients MA comparativement à des patients contrôles du même âge [31]. De plus une co-localisation dans les cerveaux de patients de la forme phosphorylée de PKR, PT451-PKR et de PS202-tau a été montrée [32]. Dans des lignées cellulaires de

neuroblastome humain le peptide Aβ1-42 agrégé induit une augmentation de la

phosphorylation de PKR sur le site de la thréonine 446 [33]. Dans la même lignée cellulaire, le traitement par 20 µM d’Aβ1-42 agrégé pendant 8 heures entraîne une

activation de GSK3 (Glycogen synthase kinase-3), impliquée dans la phosphorylation de tau, qui dépend en partie de l’activation de PKR [32]. PKR possède également un rôle dans la régulation de l’expression de BACE1 (β-site amyloid precursor protein cleaving enzyme 1), par l’activation d’eIF2α. BACE 1 appartenant au complexe des β-secrétases, elle est impliquée dans la régulation de l’expression d’Aβ [34].

Le polymorphisme du gène EIF2AK2 (Double stranded RNA activated EIF2 alpha kinase), qui code pour PKR est également impliqué dans le risque de MA, un allèle de type C étant plus fréquemment retrouvé chez les patients MA. De plus les patients porteurs de deux allèles de type C présentent une altération cognitive plus précoce (3,3 ans en moyenne) comparativement aux patients non porteur d’un allèle de type C [35].

Au sein du laboratoire EA3808, en utilisant un modèle de souris transgéniques

APPSweLon/PS1,(mutations APP Lys670Asn/Met671Leu et Val717Ile, mutations PS1

Met233Thr et Leu235Pro) une augmentation de l’activation de PKR (par phosphorylation sur le site thréonine 451) et d’eIF2α (phosphorylation sur S51) ainsi qu’une co-localisation de PKR activée et des noyaux apoptotiques a été démontrée, respectivement par western-blot et immunofluorescence [36]. Il a été également mis en évidence une augmentation de PT451-PKR et de PS51-eIF2α dans les cellules

mononucléées périphériques (PBMCs) des patients MA comparativement à des sujets témoins. De plus ces activations sont inversement corrélées au statut cognitif des patients [37]. Le traitement des PBMCs par le C16 (inhibiteur spécifique de PKR) à la dose de 1 µM lors de la mise en culture et après 24 heures de culture entraîne un effondrement des cytokines pro-inflammatoires interleukine (IL) IL-1, IL-6 et TNFα après 48 heures de culture [38]. De même l’injection intrapéritonéale de 0,5 mg/kg de C16 tous les trois jours pendant 9 mois prévient l’inflammation dans un autre modèle murin de MA (souris APPSwePS1ΔE9 mutations APP Lys595Asp/Met596Leu [39].

Dans le liquide céphalo-rachidien (LCR) de patients atteints de MA ou de MCI, les taux de PKR et PThr446-PKR sont plus élevés que chez les patients contrôles. Il existe

également une corrélation entre l’augmentation de PKR et PThr446-PKR et la

concentration de la protéine PSer181-tau dans le LCR [40]. Une concentration élevée

de PT446-PKR dans le LCR est associée à un déclin cognitif plus rapide (variation du

score mini-mental state examination (MMSE)) sur une période de suivi de deux ans [41].

I.5 Facteurs de risque

I.5.1 Facteurs génétiques

La très grande majorité des malades présente une forme sporadique de MA, mais il existe des formes autosomiques dominantes. Ces formes concernent environ 1 % des malades mais sont plus fréquentes chez les patients jeunes. Les mutations concernent toujours des gènes impliqués dans la voie amyloïde. Ainsi les mutations du gène MAPT (codant pour la protéine tau) ne sont jamais responsables de MA. D’autres gènes peuvent être impliqués mais uniquement comme facteurs de risque [42].

I.5.1.1 Formes familiales : les gènes impliqués dans la voie amyloïde

Les mutations causales à transmission autosomique dominante de MA concernent les gènes codant pour l’APP, PS1 et PS2 appartenant au complexe protéique de la ɣ -secrétase. Les mutations du gène codant pour l’APP (situé sur le chromosome 21) furent les premières à être identifiées [43] et concernent 15 % des cas. Les nombreuses mutations du gène de l’APP concernent les sites de clivage des secrétases [44] et favorisent le clivage amyloïdogénique de l’APP. Les mutations du

gène PS1 (situé sur le chromosome 14) concernent 65 % des autres mutations causales. La plupart de ces mutations se situent sur les exons 5, 6, 7 ou 8 et sont des mutations faux sens [44]. Elles entraînent une augmentation de la production du peptide Aβ1-42 en modifiant le clivage de l’APP [45]. Les mutations du gène PS2 (situé sur le chromosome 1) sont rares avec seulement 13 mutations variant protecteur sur le gène de l’APP portée par environ 0,5 % de la population a été trouvée. Elle concerne des acides aminés situés à proximité du site de clivage par BACE1 et réduirait la production d’Aβ1-42 en empêchant l’action de cette secrétase

[46]

I.5.1.2 Facteurs de susceptibilité génétique [42]

L’allèle ε4 du gène de l’apolipoprotéine E (ApoE) (situé sur le chromosome 19) est le principal facteur de risque de MA de forme sporadique. L’ApoE est impliquée dans le transport lipidique, le métabolisme du cholestérol et l’inflammation. Il existe trois allèles : ε2, ε3 et ε4. La forme ε3 est la plus fréquente environ 80 %. La présence d’un allèle ε4 augmente de 3 fois le risque de MA sporadique. La présence des deux allèles ε4 (soit environ 1 % de la population générale) augmente de 12 fois ce risque. Son rôle physiopathologique dans la MA n’est pas clairement établi mais impliquerait la régulation de la transcription de l’APP [47]. De plus, les concentrations des protéines tau et PT181-tau du LCR des patients porteur de cet allèle sont plus élevées

[48].

D’autres gènes codant pour des protéines impliquées dans le métabolisme du cholestérol sont également des facteurs de risque de MA sporadique comme CLU (clusterin) ou ABCA7 (ATP-binding cassette, sub-family A, member 7) [49, 50]. CLU code pour une protéine qui interagit avec la forme soluble de l’Aβ pour former des complexes qui peuvent alors franchir la barrière hémato encéphalique (BHE). Elle pourrait ainsi modifier la clairance de l’Aβ [51]. Certains polymorphismes du gène codant pour CLU sont associés à un risque accru de MA [52]. Le gène ABCA7 code pour la protéine ABCA7 qui appartient à la famille des transporteurs ABC et qui est fortement exprimée au niveau neuronal. ABCA7 est impliquée dans la phagocytose [53]. Certains polymorphismes d’ABCA7 augmentent le risque de MA, probablement par une perte de fonction [54].

Certains autres gènes sont impliqués dans la réponse inflammatoire comme TREM2 (Triggering Receptor Expressed on Myeloid Cells 2). TREM2 code pour une

protéine transmembranaire exprimée dans les cellules mononucléées. Cette protéine est impliquée dans la régulation de la phagocytose et du contrôle inflammatoire [55]. Certaines mutations augmentent le risque de développer une MA [56] mais d’autres en diminuent le risque [57]. Le polymorphisme génétique des cytokines pro et anti inflammatoires est également un facteur de risque de MA [58]. Concernant l’IL-1β, certains polymorphismes augmentent le risque de MA, possiblement par une augmentation de la production d’IL-1β [59]. Des polymorphismes de l’IL-6 seraient protecteurs [60] alors que d’autres sont associés à une augmentation de son taux plasmatique [61] et du risque de MA [62]. De même certains polymorphisme de l’IL-4 sont protecteurs alors que d’autres délétères [63].

I.5.2 Facteurs de risque cardio-vasculaires

Les facteurs de risque cardiovasculaire (FdRCV) ont été longtemps associés au risque de MA. Une augmentation de la pression artérielle systolique constitue un facteur de risque de MA avec un odds ratio à 1,15 [1,10-1,20] [64]. Le diabète de type 2 est un facteur de risque de MA avec un risque relatif à 1,53 [65]. Mais l’implication du diabète dans le déclin cognitif chez le patient MA reste controversée puisqu’il n’est pas plus fréquemment retrouvé chez les patients avec un MCI sous tendu par une MA comparativement au MCI non sous tendu par une MA [66]. Un taux plasmatique de cholestérol élevé entre l’âge de 40 et 45 ans constitue également un facteur de risque de développer une MA [67]. De plus, l’utilisation de statines chez les patients MA pourrait ralentir le déclin cognitif [68].

Cependant une étude récente, utilisant une approche de randomisation mendélienne, n’est pas en faveur d’un lien de causalité entre la MA et les FdRCV [69]. Cette approche consistait à rechercher un lien entre les mutations causales des FdRCV et la MA. De plus une méta-analyse récente chez les patients présentant des troubles cognitifs légers (MCI) ne retrouve pas plus de FdRCV chez les patients évoluant vers une MA [70]. L’obésité et l’hypercholésterolémie sont même plus fréquentes chez les non MA. Le rôle des FdRCV est donc controversé : s’agit-il d’un risque de MA ou de déclin cognitif en soi ?

I.5.3 Autres facteurs de risque

Le haut niveau d’éducation est un facteur protecteur important dans la MA [71]. Cependant les patients ayant un haut niveau d’études et une MA développent une

atrophie cérébrale plus rapide que les patients MA ayant un niveau d’étude plus faible [72]. Ceci pourrait être expliqué par la notion de réserve cognitive qui pourrait rendre compte de la variabilité d’expressions cliniques malgré la présence de lésions identiques [73].

Le régime méditerranéen est associé à une diminution du risque de MA et de meilleures performances cognitives [74]. Cependant il s’agit d’une corrélation sans causalité démontrée.

Les traumatismes crâniens (avec ou sans perte de connaissance) sont des facteurs de risque de développer une MA. Cette augmentation du risque pourrait être expliquée par la mort neuronale induite par le traumatisme crânien et une augmentation de l’atrophie corticale [75].

Un déficit auditif pourrait également être un facteur de risque de développer une MA [76]. Une hypothèse explicative serait que la MA et la perte d’audition partageraient des liens physiopathologiques génétiques et environnementaux communs. Une autre hypothèse suggère que la diminution des liens sociaux liée à la perte d’audition serait en partie responsable du déclin cognitif.

La durée d’exposition hormonale est également un facteur de risque. Ainsi chez la femme une durée moindre d’exposition aux œstrogènes et chez l’homme à la testostérone est un facteur de risque de MA [77].

I.6 Faisceaux diagnostiques

I.6.1 Principaux tests neuropsychologiques

I.6.1.1 MMSE

Le MMSE est un test neuropsychologique rapide qui permet d’évaluer les performances cognitives d’un patient de façon globale. Il a été proposé par Folstein en 1975 [78] et permet d’évaluer l’orientation spatio-temporelle, le langage, la mémoire, le calcul et les praxies. Le score maximal est de 30. Le seuil du MMSE est défini en fonction de l’âge et du niveau socioculturel du patient. Ce test n’est pas utilisé pour le diagnostic de MA mais il permet d’évaluer les performances cognitives globales des patients et ainsi de dépister des troubles cognitifs. Il permet également d’évaluer leur évolution au cours du temps. La diminution du score MMSE est corrélée au développement de l’atrophie corticale dans la MA [79]. Les scores

[20-24] correspondent au stade léger de la MA, les scores [10-20] au stade modéré et les scores < 10 au stade sévère de la maladie.

I.6.1.2 Epreuve de Rappels Libres / Rappels Indicés (RL/RI)

Le test du rappel libre, rappel indicé 16 mots (RL/RI 16) [80] est le test de référence de l’évaluation de la mémoire épisodique verbale. Il permet grâce à l’association entre le mot cible et sa catégorie sémantique de contrôler l’encodage et d’évaluer l’efficacité de l’indiçage. En fonction des résultats en rappels libres et indicés on peut définir un profil mnésique de type hippocampique, qui correspond à une non normalisation des performances par l’indiçage, témoignant d’un trouble du stockage. Un profil de type hippocampique est retrouvé dans la MA mais n’en est pas spécifique. Il témoigne d’une atteinte du circuit de Papez (circuit hippocampo-thalamo-mamillaire) qui peut être rencontrée dans d’autres pathologies comme les encéphalites limbiques ou le syndrome de Korsakoff [81]. La mise en évidence d’un trouble du stockage en mémoire épisodique est indispensable au diagnostic de MA.

I.6.1.3 L’échelle AdasCog

L'échelle Alzheimer's disease assessment scale (ADAS) a été proposée par Rosen en 1983 [82] et comporte deux sous-échelles permettant d’évaluer les troubles cognitifs (ADAS-cog) et comportementaux (ADAS non cog) des patients MA. La passation de l’ADAScog est relativement longue, cet outil évaluant de multiples fonctions cognitives. Son score maximal est de 70. L’ADAScog permet d’évaluer la détérioration cognitive globale dans le cadre spécifique d’une MA. Ce score est peu utilisé en pratique clinique. En revanche, il est souvent choisi dans le cadre de la recherche comme critère de jugement principal [83, 84].

I.6.2 Imagerie cérébrale

I.6.2.1 Imagerie cérébrale morphologique

Une imagerie cérébrale morphologique doit systématiquement être réalisée en cas de suspicion de MA. Dans la dernière conférence de consensus de 2011 de la Haute Autorité de Santé (HAS) il est recommandé de réaliser une IRM plutôt qu’un scanner. En dehors de rechercher un diagnostic différentiel et notamment des causes curables comme des hématomes sous duraux ou un méningiome [85], l’IRM permet de préciser l’importance et la localisation de l’atrophie. Elle permet également de mieux évaluer la composante vasculaire des troubles cognitifs [86].

Les coupes coronales en séquences pondérées T1 permettent de quantifier l’atrophie corticale et notamment l’atrophie hippocampique. Des localisations spécifiques d’atrophie peuvent être retrouvées dans certaines maladies dégénératives orientant ainsi le diagnostic [85]. Dans la MA une atrophie hippocampique peut être retrouvée à un stade débutant [87]. Des techniques de mesures semi-quantitatives ont étés développées aidant ainsi au diagnostic [88].

Figure 2 : IRM en coupe coronale T1 montrant la progression de l’atrophie temporale interne au cours du temps chez un patient atteint de la MA[89].

Dans la MA, les performances aux tests de mémoire épisodique sont corrélées au volume de l’hippocampe [90]. Cependant l’atrophie hippocampique n’est pas spécifique de la MA, elle peut ainsi être retrouvée dans d’autres pathologies comme la démence fronto-temporale (DFT) [91]. La mesure du volume hippocampique est moins utile pour le diagnostic d’une maladie dégénérative que pour discriminer les sujets exempts de MA [91].

Les séquences pondérées en T2 ou en FLAIR sont utiles pour évaluer la leucopathie d’origine micro-vasculaire qui peut participer au déclin cognitif [92]. Les séquences T2* permettent d’identifier des lésions hémorragiques cérébrales anciennes et notamment des micro-saignements ou microbleeds. Ceux-ci sont fréquemment retrouvés dans la MA et peuvent témoigner d’une angiopathie amyloïde associée [93].

I.6.2.2 Imagerie cérébrale métabolique

L’utilisation d’une imagerie métabolique est réservée aux patients jeunes ou aux formes atypiques de MA. En analysant la consommation de glucose, la tomographie

par émission de positon (TEP) permet d’apprécier le métabolisme neuronal et ainsi d’étudier les modifications fonctionnelles. Le profil spécifique de la MA débutante associe un hypométabolisme temporo-pariétal et cingulaire postérieur. Puis avec l’évolution, la maladie s’étend au cortex associatif et au lobe frontal [94]. Ce pattern possède une bonne sensibilité et spécificité par rapport à des sujets contrôles [95].

I.6.3 Ponction lombaire

Selon les recommandations de la HAS, l’analyse des biomarqueurs du LCR est réservée aux patients jeunes ou aux formes atypiques de la MA. L’analyse du LCR permet de doser la protéine tau, la protéine tau phosphorylée (PT481-tau), les

peptides Aβ1-40 et Aβ1-42. Une méta-analyse récente des biomarqueurs du LCR a

montré qu’en pratique clinique, les trois biomarqueurs du LCR les plus pertinents étaient tau, PT481-tau et Aβ1-42 [96].

La mort neuronale entraîne la libération des protéines tau et PT481-tau augmentant

leurs concentrations dans le LCR comparativement aux sujets contrôles. La protéine tau est donc un marqueur de la mort neuronale. L’augmentation de sa concentration dans le LCR serait liée à une libération plus importante dans le SNC sans augmentation de son efflux plasmatique. Les concentrations plasmatiques de tau ne sont pas discriminantes [97]. Plusieurs sites de phosphorylation ont étés identifiés. Le dosage de la protéine tau phosphorylée sur la thréonine 181 est celui réalisé en pratique courante. Il existe une corrélation forte entre la concentration de la protéine tau et PT181-tau et la présence de DNF à l’examen post-mortem [98]. L’élévation de

la PT181-tau dans le LCR permet de discriminer de façon fiable les patients MA de

sujets non malades [99]. La sévérité de l’atrophie hippocampique est corrélée à la concentration de tau et PT181-tau dans le LCR [100].

I.7 Traitements

I.7.1 Traitements symptomatiques

Les traitements symptomatiques visent à atténuer les symptômes de la MA. Mais ils n’ont pas d’action sur la progression physiopathologique de la maladie. Actuellement en France deux catégories de molécules à visée symptomatique ont obtenus l’AMM (autorisation mise sur le marché) : les inhibiteurs de l’acétylcholinestérase et un antagoniste voltage dépendant des récepteurs NMDA.

I.7.1.1 Inhibiteurs de l’acétylcholinestérase

Les inhibiteurs de l’acétylcholinestérase empêchent l’hydrolyse de l’acétylcholine dans la fente synaptique, augmentant ainsi sa biodisponibilité. Le rationnel pharmacologique est basé sur la perte des neurones cholinergiques – notamment dans le noyau de Meynert – associée à la MA [101]. Actuellement trois molécules ont l’AMM en France, le donépézil (Aricept®_{), la rivastigmine (Exelon}®_{) et la galantamine}

(Reminyl®). Pour ces trois traitements, l’AMM a été obtenue grâce à la mise en évidence d’une différence moyenne d’évolution de 3 points sur l’ADAScog et 0,4 points sur l’échelle CIBIC-plus (échelle d’impression de changement) après 24 semaines de traitement pour le donépézil, 52 semaines pour la rivastigmine et 3 mois pour la galantamine [102-104]. Cette classe de traitement est indiquée dans les formes légères à modérées de MA. Les principaux effets secondaires sont des effets de type digestifs et des troubles cardiovasculaires tels que des blocs de conduction [105].

I.7.1.2 Antagonistes voltage dépendant des récepteurs NMDA

En bloquant les récepteurs au glutamate, les antagonistes des récepteurs au NMDA permettent de diminuer l’excitotoxicité glutamatergique et ainsi de diminuer la mort neuronale via la diminution de l’entrée calcique. La mémantine (Ebixa®_{) est un}

traitement symptomatique des formes sévères de MA. Elle a montré une efficacité avec l’échelle CIBIC-plus [106]. Ce traitement aurait également des effets sur les troubles psycho comportementaux [107]. Les principaux effets secondaires sont des vertiges et des céphalées.

Il n’existe pas d’indication à une association de traitement par inhibiteur de l’acétylcholinésterase et antagonistes des récepteurs NMDA [108].

En 2011 la HAS a évalué le SMR (service médical rendu) de ces quatre médicaments symptomatiques à faible. En 2016, avec le recul de prescription et des effets secondaires leur réévaluation par la HAS a conclu à un SMR insuffisant pour justifier leur prise en charge [109]. Ces médicaments ne sont plus remboursés depuis le 1er août 2018.

I.7.2 Pistes thérapeutiques

I.7.2.1 Immunothérapie

Les traitements par immunothérapie passive consistent à injecter par voie veineuse ou sous-cutanée des anticorps (Ac) contre les peptides Aβ solubles ou les formes agrégées en vue de réduire la progression de la maladie [110]. Le bapineuzumab et le solaneuzumab furent les premiers Ac monoclonaux développés. Le bapineuzumab est un Ac dirigé contre la partie N-terminale du peptide Aβ1-5.

Lors de la phase II de son développement, de nombreux ARIA (amyloid-related imaging abnormalities) furent détectés. Ces anomalies correspondent à des microhémorragies ou œdèmes vasogéniques [111]. L’administration intraveineuse de bapineuzumab toutes les 13 semaines pendant 78 semaines n’a pas montré d’efficacité en phase III sur les performances cognitives évaluées par l’ADAS-cog comparativement au placebo [112].

Le solanezumab est un Ac monoclonal dirigé contre la région peptidique 13-28 et se fixe préférentiellement sur les formes solubles de l’Aβ. Les résultats des études préliminaires ont montré des résultats intéressants. Cependant l’administration par voie intraveineuse toutes les 4 semaines pendant 76 semaines en phase III n’a pas montré d’effet sur la cognition [113].

Les échecs de ces traitements pourraient être expliqués par l’inclusion de patients non MA et par une initiation de traitement trop tardive [110]. Actuellement plusieurs essais de phase III avec d’autres Ac sont en cours et un recrutement de patients à un stade léger et avec présence d’un marqueur biologique de MA (dans le LCR ou en TEP).

L’immunothérapie active consiste en l’injection de formes solubles d’Aβ qui constituent l’agent immunogène qui détermine la spécificité de la réponse, associées à un adjuvant qui stimule la réponse inflammatoire. Les premiers essais sur des modèles de souris transgéniques surexprimant l’APP portant la mutation Indiana (Val717Phe) ont montré que l’immunisation par onze injections mensuelles de 2 mg d’Aβ1-42, débutée à l’âge de six semaines prévient la constitution de dépôts

amyloïdes, évaluée par immuno-histochimie à 13 mois [114]. La vaccination anti-Aβ permet également une restitution des performances cognitives comparables aux souris sauvages, évaluées par le test de la piscine de Morris (water-maze) chez les souris transgéniques APPSwe/PS1 (mutations Lys670Asn/Met671Leu et Met146Leu)

[115], sans mise en évidence de toxicité dans le modèle de souris transgéniques APP double transgénique Swedish et Indiana muté pour l’APP (Lys670Asn/Met671Leu et Val717Phe) [116].

Le premier essai de vaccination active chez l’Homme a été proposé en 2000 avec l’association d’une forme soluble d’Aβ1-42 et de l’adjuvant QS21. Cependant,

seulement environ la moitié des patients inclus dans cette étude de phase I ont développé des Ac anti-Aβ [117]. Ceci a conduit à des modifications en vue d’améliorer la solubilité de l’Aβ pour augmenter le taux de réponse vaccinale. Un essai de phase II a été débuté en 2001, mais stoppé prématurément car 6 % des patients développèrent des méningoencéphalites aseptiques liées à une réponse immunitaire exagérée [118]. Néanmoins les analyses post-mortem des patients traités ont montré une nette augmentation de la clairance des plaques amyloïdes, sans modification de la pathologie tau. La diminution de la pathologie amyloïde était plus importante chez les patients avec un taux d’Ac anti-Aβ plus élevé [119]. Les analyses en sous-groupes des patients traités n’ont, en revanche, pas montré d’efficacité sur les scores neuropsychologiques notamment l’ADAScog ou le MMSE [120].

Par la suite, d’autres vaccins ont été développés avec des fragments d’Aβ plus petits et des adjuvants différents en vue de diminuer la réponse cellulaire T pour éviter le risque de méningoencéphalite [121, 122]. Des essais de phase II ont montré un bon profil de tolérance [123] et des études de phase III sont en cours [W1].

I.7.2.2 Modulation des secrétases

La β-secrétase également appelée BACE1 (β-site APP cleaving enzyme 1) permet d’initier la production d’Aβ en clivant la partie extracellulaire de l’APP. Son inhibition pourrait permettre une réduction de la production d’Aβ. Cependant il existe plusieurs limites au développement de cette approche thérapeutique liée au passage de la BHE et au rôle physiologique de BACE1. Les modèles de souris KO pour BACE1 montrent un phénotype clinique normal [124]. De plus, leurs croisements avec des souris transgéniques APP/PS1 triple transgéniques pour l’APP (mutations avec les mutations Swedish Florida et London (Lys670Asn/Met671Lys, Ile716Val et Val717Ile) et double transgéniques pour PS1 (mutations Met146Lys et Leu286Val) comparativement aux souris sauvages, ne montrent pas de dépôts d’Aβ, ni de différence au test du labyrinthe en Y (Y-maze) [125]. Chez l’Homme plusieurs types

d’inhibiteur de BACE1 ont été développés, soit des analogues non clivables, soit des Ac dirigés contre BACE1. Certains traitements, comme le MK-8931 un analogue non clivable ont montré en phase II une réduction de 84 % de l’Aβ1-40 et l’Aβ1-42 36 heures

après d’une dose orale de 60 mg de MK-8931 [126]. Des essais thérapeutiques sont en cours pour étudier l’efficacité clinique [127].

D’autres équipes ont développé des inhibiteurs de γ-secrétases. Les études de phase II chez les patients atteints de MA ont montré un bon profil de tolérance avec une diminution dose dépendante des taux plasmatiques d’Aβ1-40 après administration

de 140 mg de LY450139 par voie orale pendant 14 semaines mais sans modification des concentrations dans le LCR [128]. Cependant les essais ont dû être arrêtés en phase III du fait d’effets secondaires, notamment la survenue accrue de cancer cutané. De plus l’analyse des patients traités n’a pas montré d’amélioration cognitive sur l’ADAScog [129]. Les effets secondaires de ces essais pourraient être dus à l’inhibition de certaines voies physiologique des γ-secrétases, notamment la voie Notch, impliquée dans la régulation de la transcription [130, 131]. D’autres molécules inhibitrices de γ-secrétase, comme le BMS-708163 ont également montré des problèmes de tolérance cutanée (cancer de la peau) et d’insuffisance rénale [132].

L’α-secrétase clive l’APP au sein de la séquence peptidique de l’Aβ empêchant ainsi la formation de peptide Aβ. Une augmentation de son activité pourrait avoir un rôle bénéfique dans la MA. L’analyse par western blot de l’α-secrétase montre une diminution de son expression dans le LCR et les plaquettes des patients MA comparativement aux sujets sains [133]. La surexpression du gène codant pour l’α-secrétase, dans un modèle de souris transgéniques surexprimant l’APP (mutation London Val717Ile) conduit à la réduction du nombre et de la taille des plaques amyloïdes, et à une amélioration des fonctions cognitives de ces souris, évaluées par le test de la piscine de Morris [134]. Chez l’Homme, plusieurs essais cliniques ont montré des résultats encourageants avec une bonne tolérance [135] et une augmentation de l’activité de l’α-secrétase dans le LCR [136]. A ce stade, aucune étude de phase III n’a montré d’efficacité.

I.7.2.3 Anti-inflammatoires

En raison de la neuroinflammation présente dans les cerveaux des patients MA, plusieurs traitements anti-inflammatoires ont été essayés dans la MA. L’action des anti-inflammatoires non stéroïdiens (AINS) serait induite par l’inhibition des

cyclo-oxygénases (COX) 1 et 2. Les COX sont des enzymes impliquées dans la sécrétion de médiateurs inflammatoires [137]. Initialement, des études épidémiologiques rétrospectives ont analysé le risque de développer une MA chez des patients cognitivement sains en fonction de l’exposition antérieure aux AINS. Les données sont hétérogènes. Une méta-analyse récente, a conclu en un effet protecteur des AINS contre le risque de développer une MA [138]. Cependant l’étude de Breitner et

al. [139] a montré une augmentation du risque de MA chez les patients ayant été

exposé à plus de deux ans d’anti-inflammatoire non stéroïdiens (AINS).

Concernant l’évaluation de l’intérêt thérapeutique direct des AINS chez les patients MA, une méta-analyse de sept essais thérapeutiques, comparant l’efficacité d’AINS contre placebo dans la MA, n’a pas prouvé d’efficacité. Dans la plupart des études, le critère de jugement principal était l’évaluation du déclin cognitif mesuré par l’ADAScog. Cependant le stade de la maladie à l’inclusion et la nature des AINS utilisés n’étaient pas homogènes [140]. L’effet des AINS, tant sur le plan préventif que curatif, reste donc controversé. Des études plus homogènes quant aux stades de la maladie, aux AINS utilisés et avec une stratification sur la durée d’exposition s’avèrent nécessaires.

L’etanercept, un inhibiteur compétitif des récepteurs au TNFα a également été étudié dans la MA. Une amélioration cognitive chez un patient souffrant d’une MA, deux heures après une injection péri-spinale d’etanercept, a été rapportée dans la littérature [141]. Les mêmes auteurs ont également conduit un essai pilote sur 15 patients avec une injection péri-spinale retrouvant une amélioration des scores cognitifs [142]. Ces études n’ont pas été suivies d’autres études de validation. D’autres chercheurs ont étudié l’effet de l’etanercept en injection sous-cutanée et ont montré dans une étude de phase II une bonne tolérance chez les patients MA [143]. Ceci nécessite toutefois une confirmation sur une plus grande population et une validation dans une étude de phase III.

II.

Composante inflammatoire dans la maladie d’Alzheimer

II.1 Acteurs cellulaires de la neuroinflammation

L’ensemble des cellules résidentes du SNC, à savoir les neurones, les astrocytes, les oligodendrocytes et la microglie sont impliquées dans l’inflammation [144].

Les oligodendrocytes ont pour rôle principal de former la gaine de myéline qui entoure les axones du SNC [145]. La présence de myéline autour de l’axone permet la conduction saltatoire et ainsi une transmission plus rapide de l’information. Il existe dans la MA une altération quantitative des oligodendrocytes, mise en évidence chez l’Homme par des analyses comparatives immuno-histochimiques post-mortem. Dans des modèles de souris APPSwe/PS1 (mutations Lys670Asn/Met671Lys et Leu166Pro)

l’analyse immuno-histochimique longitudinale montre une diminution des oligodendrocytes à 6 mois, puis une normalisation à 9 mois. Ces résultats semblent suggérer, chez l’Homme, l’absence de mécanisme compensatoire [146]. L’atteinte des oligodendrocytes pourrait participer à l’évolution de la maladie car ces cellules joueraient un rôle sur le métabolisme et la protection physique des neurones et des axones [147]. Les oligodendrocytes peuvent aussi participer à la réaction inflammatoire du système nerveux central par l’activation du complément [148].

Les neurones sont également impliqués dans la régulation des processus inflammatoires du SNC. En effet, les neurones expriment la glycoprotéine transmembranaire de type 1 CD200 [149] dont le récepteur CD200R est situé sur les cellules microgliales. Dans des modèles de souris KO pour le CD200 présentant une uvéorétinite auto-immune, la réaction microgliale rétinienne quantifiée par immunohistochimie est plus importante que chez les souris sauvages. Ces résultats suggèrent que l’activation de ce récepteur entraîne une diminution de l’activation de la microglie [150] mais également une diminution de la production de cytokines pro-inflammatoires [151]. Les neurones peuvent également exprimer des protéines de régulation et notamment CD59, un inhibiteur membranaire du complexe d’attaque membranaire. Dans des cultures cellulaires primaires de neurones, l’inhibition du CD59 par un anticorps augmente la toxicité du complément sur la structure membranaire des neurones, évaluée par immunofluorescence, ainsi que la mort neuronale [152]. Dans le cortex frontal et l’hippocampe des patients MA il a été montré une diminution de l’expression neuronale du CD59 comparativement aux sujets sains [153]. De même, des études post-mortem ont mis en évidence une diminution de l’expression du CD200 et de son ARN messager (ARNm) dans les régions temporales internes et frontales, ce qui pourrait participer à la chronicisation des processus inflammatoires [154].

Les astrocytes jouent un rôle essentiel de support dans le SNC. On distingue les astrocytes fibreux localisés dans la substance blanche et les astrocytes

protoplasmiques localisés dans la substance grise [155]. Ils possèdent de nombreux rôles et sont notamment impliqués dans l’apport nutritionnel, la transmission synaptique ou dans la structure de la barrière hémato-encéphalique (BHE) [156]. Lors de la MA, il y a une modification de l’expression génique des astrocytes engendrant des modifications morphologiques et de l’expression protéique notamment des transporteurs du glutamate [157]. Chez le patient MA, il existe une relation entre les modifications morphologiques des astrocytes et l’évolution de la maladie évaluée par les stades de Braak [158]. Dans des modèles de cultures primaires de neurones, la présence d’astrocytes entraîne une neurotoxicité supplémentaire de l’Aβ qui fait intervenir des acteurs moléculaires de l’inflammation, tels que l’IL-1β et l’IL-6 [159]. Les astrocytes, une fois activés, libèrent du monoxyde d’azote (NO) et des cytokines pro-inflammatoires comme l’IL-1β, l’IL-6 et le TNFα [160]. Dans des modèles de culture d’oligodendrocytes, l’adjonction de 1 µM d’Aβ1-42

pendant 24 heures entraîne une altération morphologique des cellules et une mort cellulaire. Ces dégâts provoqués par l’Aβ1-42sont diminués en présence d’astrocytes.

Roth et al. suggèrent que les astrocytes produisent des facteurs protecteurs en condition inflammatoire et que l’altération des astrocytes dans la MA entraînerait un rôle délétère de l’inflammation [161].

Les cellules microgliales ont une origine mésenchymateuse et appartiennent à la famille des macrophages [162]. Elles jouent un rôle essentiel de protection et de soutien. Elles sont notamment impliquées dans la vascularisation cérébrale [163] dans l’élimination de débris par phagocytose [164] mais également dans l’activité synaptique [165]. La microglie possède également un rôle majeur de régulation de l’inflammation du SNC. En effet, en culture les cellules microgliales peuvent secréter des cytokines inflammatoires telles que l’IL-1, l’IL-6 et le TNFα [166], des molécules du complément et des chimiokines [167]. Dans la MA, il existe des dysfonctionnements de la microglie comme des modifications morphologiques, une altération des capacités de migration mais également de production des cytokines, qui semblent impliquées dans la physiopathologie de la maladie [168]. Il a été montré, dans des modèles murins APPSwe/PS1ΔE9, qu’une diminution de la

microglie étaient impliquées dans l’augmentation de la production d’IL-1β [169] mais également dans la mort neuronale [170]. Chez les patients MA, des études

post-mortem ont montré la co-localisation précoce de cellules microgliales altérées et

TEP permettent d’étudier l’activation de la microglie in vivo. Une étude longitudinale de 16 mois chez des patients atteints de MA a montré que l’augmentation de l’activation de la microglie au cours du temps est corrélée à la diminution du métabolisme glucidique et à l’augmentation des dépôts amyloïdes [172].

II.2 Acteurs moléculaires de l’inflammation

Au niveau du SNC l’ensemble des acteurs cellulaires : neurones, oligodendrocytes, astrocytes et microglie produisent ainsi de nombreux médiateurs de l’inflammation parmi lesquels des radicaux libres, des molécules du complément, des cytokines et des chimiokines. Ces molécules sont impliquées dans la physiopathologie de la MA [24, 173]

II.2.1 Cytokines

Les cytokines sont des molécules agissant sur la régulation des systèmes immunitaire et inflammatoire mais également dans la croissance et la maturation cellulaire. En fonction de leur activité biologique, on distingue les cytokines pro- et anti-inflammatoires. Dans la MA, la microglie et les astrocytes sont les principales cellules secrétant des cytokines. En post-mortem, le dosage de cytokines par technique multiplex montre des profils d’expression de cytokines différents entre patients MA et sujets contrôles. L’analyse comparative post-mortem de l’expression des cytokines par multiplex de 11 patients MA retrouve un profil d’expression différent au niveau du cortex enthorinal [174].

Figure 3: Analyse de l’expression cytokinique en fonction du diagnostic [174]

Le polymorphisme génétique des gènes codant pour les cytokines est impliqué dans le risque de développer une MA [58].

Les principales cytokines pro-inflammatoires sont l’IL-1β, le TNFα et l’IL-6. Les principales cytokines anti-inflammatoires sont l’IL-10 et l’IL-4.

II.2.1.1 Cytokines pro-inflammatoires

L’Il-1β est impliquée dans l’initiation de la réponse inflammatoire et la régulation de la production d’autres cytokines inflammatoires. L’IL-1α et l’IL-1β résultent du clivage d’un même précurseur par des enzymes différentes. L’IL-1α a une action locale car elle est associée à la membrane plasmique, tandis que l’IL-1β est sécrétée. Ces deux cytokines agissent sur le même récepteur, l’IL-1RI (IL-1 receptor type I) [175]. Chez les patients MA, il existe une augmentation significative de l’IL-1β avec des concentrations particulièrement élevées dans l’hippocampe et le cortex frontal [176]. On retrouve également une augmentation de l’IL-1α microgliale à proximité des plaques amyloïdes [177]. Sur des co-cultures de neurones et de microglie, l’administration d’oligomères d’Aβ1-42 entraîne une augmentation de l’IL-1β qui

aggrave la neurotoxicité microgliale [178]. Au sein de l’EA3808, le rôle de l’IL-1β dans l’autophagie microgliale a été démontré dans des cultures primaires. En effet, l’ajout de 200 pg/mL d’IL-1β dans des co-cultures de neurones, microglie et astrocytes murins entraîne une augmentation des marqueurs de l’autophagie [179]. De même l’IL-1β favorise les lésions amyloïdes en augmentant la synthèse et le métabolisme de l’APP [180]. Chez le rat, l’administration intraventriculaire d’IL-1β pendant 10 minutes à une concentration de 2,5 ng/mL entraîne une baisse de la potentialisation à long terme (LTP) au niveau de l’hippocampe [181], processus impliqué dans la mémoire par une augmentation de l’efficacité synaptique liée à des modifications synaptiques. L’injection intraventriculaire de 100 ng d’IL-1β 60 minutes avant l’entraînement conduit à une diminution des performances mnésiques, évaluées par le test de la piscine de Morris [182]. Cependant on observe une diminution des lésions amyloïdes dans des modèles de souris APPSwe/PS1ΔE9

surexprimant l’IL-1β [183].

Le TNFα est principalement produit dans le SNC par les astrocytes, la microglie mais également par les neurones [184]. Il existe deux principaux récepteurs du TNFα (TNFR) : TNFRI et TNFRII qui sont de localisation membranaire. L’activation du TNFRI favorise l’apoptose par l’activation de la voie NFκB [185] et est également impliquée dans le métabolisme amyloïdogénique de l’Aβ [186]. L’activation de TNFRII joue un rôle dans la survie neuronale [187]. Chez les patients atteints de MA, comparativement aux sujets sains, l’analyse par western-blot de l’expression des récepteurs neuronaux au TNFα indique un profil d’expression différent avec une augmentation du TNFRI et une diminution de TNFRII. En utilisant du TNFα marqué à

l’iode 125, les mêmes auteurs retrouvent une affinité du TNFα augmenté pour TNFRI et diminué pour TNFRII chez les patients MA [188]. Un taux plus élevé de TNFα est trouvé dans le LCR chez les patients MCI qui évoluent vers une MA comparativement aux patients MCI non évolutifs [189]. Dans des modèles de souris triple-transgéniques exprimant 3 gènes mutés, codant respectivement pour la préséniline 1 (mutation Met146Val), l’APP (APPSwe mutation Lys670Asn/Met671Leu)

et tau (mutationPro301Leu), on observe une augmentation précoce de l’expression de TNFα dans le cortex enthorinal [190]. Le thalidomide diminue la synthèse du TNFα en augmentant la dégradation de son ARNm. Son utilisation dans des modèles de cultures primaires de cellules macrophagiques murines entraîne une diminution de la sécrétion d’APP secondaire à l’exposition à 10 ng/ml de LPS pendant 24 heures [191]. Dans des modèles animaux, il permet une amélioration des fonctions cognitives [192] et une diminution de l’activation microgliale [193]. D’autres molécules ayant des propriétés anti-TNFα telles que la minocycline ou l’imipramine semblent également avoir des effets bénéfiques dans différents modèles de MA [194].

L’IL-6 est également une cytokine pro-inflammatoire. Son expression augmente dans les suites d’une affection aiguë du SNC, comme une méningite ou dans les suites d’un accident vasculaire cérébral [195]. Les effets délétères ou bénéfiques de l’IL-6 sur le SNC dépendent probablement du contexte et du caractère aigu ou chronique de l’affection. Sur des coupes hippocampiques de souris, l’IL-6 est impliquée dans la récupération fonctionnelle synaptique après une lésion mécanique [196] De même, des techniques de vidéo-microscopie ont permis de montrer que l’IL-6 diminuait la diffusion de l’excitotoxicité glutamatergique dans le cortex du rat [197]. Cependant, un bénéfice sur la survie neuronale après un traumatisme dans des modèles de souris KO (knock-out) pour l’IL-6 a été constaté [198]. Dans la MA, les études post-mortem montrent un profil de distribution différent des récepteurs à l’IL-6 chez les patients MA par rapport aux contrôles avec une augmentation dans le cortex pariétal et une diminution dans le cortex occipital [199]. De même, il a été remarqué une augmentation de la concentration d’IL-6 à proximité des plaques amyloïdes [200]. Dans des cultures de neurones humains, l’ajout de 20 pM d’IL-6 pendant 5 heures augmente l’expression de l’APP [201]. Inversement, l’ajout de 1 µM de fragment carboxy terminal de l’APP (105 acides aminés) augmente la production d’IL-6 dans des co-cultures d’astrocytes et d’oligodendrocytes de rat

[202]. Dans des modèles de cellules de neurones de rat, l’adjonction d’IL-6 à la concentration de 5 ng/mL à 20 µM d’Aβ25-35 pendant 48 heures potentialise les

dommages neuronaux [203]. Cependant, dans des modèles de souris transgéniques

APPSwe/Ind (Lys670Asn/Met671Leu et Val717Phe) surexprimant l’IL-6 par mutation

induite par un adénovirus, une augmentation de la phagocytose de l’Aβ a été retrouvée [204]

II.2.1.2 Cytokines anti-inflammatoires

L’IL-10 est une des principales cytokines qui limite la réaction inflammatoire [205], en particulier au niveau des monocytes et des macrophages [206]. Il existe un lien entre le polymorphisme du gène codant pour l’IL-10 et le risque de développer une MA [207, 208]. Comparativement aux sujets contrôles, il existe une diminution de la production d’IL-10 par les PBMCs en culture [209]. De plus, chez les patients MA déclinant lentement, on constate une production élevée d’IL-10 par les PBMCs en culture, alors qu’elle est effondrée chez les patients MA déclinant rapidement [210]. Chez les patients MA, Il existe une augmentation de la concentration sérique d’IL-10 comparativement aux patients contrôles. On retrouve un lien inverse entre la concentration d’IL-10 dans le LCR et la concentration d’Aβ1-42 [211]. Dans un modèle

murin transgénique de la MA, les APPSwe,PS1ΔE9, l’IL-10 semble avoir un rôle

délétère. Un croisement avec un modèle KO pour l’IL-10 montre un effet bénéfique sur les lésions amyloïdes et la cognition [212]. De même, la surexpression de l’IL-10 induite par transfection virale montre un effet délétère sur ces deux paramètres dans deux modèles transgéniques les souris APPTgCRND8 et Tg2576 [213].

L’IL-4 est une cytokine anti-inflammatoire régulant entre autres les macrophages et la microglie [214]. Dans le modèle murin transgénique de la MA APP/PS1 (croisement des lignésTg2576 et M146L), l’augmentation de la production d’IL-4 dans l’hippocampe par injection stéréotaxique d’un virus recombinant conduit à la diminution de la charge amyloïde et à l’amélioration des performances cognitives au test de la piscine de Morris [215]. Chez le rat, une implication de l’IL-4 dans la LTP hippocampique a également été montrée, l’IL-4 améliorant la LTP en diminuant l’expression d’IL-1β [216]. Cependant ces résultats sont controversés et d’autres équipes ont retrouvé un effet délétère de l’IL-4 sur la charge amyloïde dans des modèles murins transgéniques pour l’APP (TgCRND8) [217]. Une augmentation de la production d’IL-4 dans les PBMCs de patients a également été montrée. Les