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Caractérisation des oligomères β -amyloïdes cérébraux et vasculaires impliqués dans la maladie d’Alzheimer
Marie-Charlotte Boutonnet
To cite this version:
Marie-Charlotte Boutonnet. Caractérisation des oligomèresβ-amyloïdes cérébraux et vasculaires im- pliqués dans la maladie d’Alzheimer. Médecine humaine et pathologie. Université Sciences et Tech- nologies - Bordeaux I, 2013. Français. �NNT : 2013BOR14997�. �tel-01681002v2�
THÈSE
Présentée à
L’UNIVERSITE DE BORDEAUX
Ecole Doctorale des Sciences de la vie et de la santé
Par
Marie-Charlotte BOUTONNET
Pour obtenir le grade de
DOCTEUR
Spécialité Neurosciences
Caractérisation des oligomères β-amyloïdes cérébraux et vasculaires impliqués dans la maladie d’Alzheimer
Présentée et soutenue publiquement Le 16 décembre 2013
Sous la direction de
Dr Nathalie MACREZ Directeur de recherche CNRS, Bordeaux
MEMBRES DU JURY
Bernadette ALLINQUANT Directeur de recherche INSERM Paris Rapporteur Laure VERRET Maître de Conférences CNRS Toulouse Rapporteur Yoon CHO Professeur Bordeaux 1 CNRS Bordeaux Examinateur Nathalie MACREZ Directeur de recherche CNRS Bordeaux Directeur
Remerciements
Je remercie les membres du jury pour avoir accepté de participer en tant que rapporteurs et examinateurs à l’évaluation des travaux de thèse.
Ce manuscrit conclut trois (quatre !) ans de travail, je tiens en ces quelques lignes à exprimer ma reconnaissance envers tous ceux qui de près ou de loin y ont contribué.
Cette thèse a débuté au sein du CNIC, Centre de Neurosciences Intégratives et Cognitives (CNRS UMR-5228) dirigé par le Dr Georges Di Scala, et s’est terminée à l’IMN, Institut des Maladies Neurodégénératives (CMRS UMR 5293), dirigé par le Dr Erwan Bézard.
L’IMN est un regroupement hospitalo-universitaire de médecins et de chercheurs travaillant autour d’un même thème : « les maladies neurodégénératives ». Je remercie les Docteurs Georges Di Scala et Erwan Bézard, pour m’avoir accueillie au sein de leur laboratoire.
Je tiens tout particulièrement à remercier ma Directrice de Thèse, Nathalie Macrez, qui m'a accueillie au sein de son équipe et m’a permis de faire cette thèse, dont le sujet s’est révélé aussi passionnant que difficile. Merci Nathalie, pour ta grande patience, ta capacité à me motiver malgré les difficultés et les échecs. Je te remercie également de m’avoir donné l’opportunité de participer au congrès « Alzheimer » et au Diplôme d’Université sur les maladies neurodégénératives. Toutes ces choses ont contribué à réaliser mon projet de toujours, je t’en serai toujours reconnaissante.
Je remercie bien sûr les organismes qui ont financé mes travaux de recherche : l’Université de Bordeaux 1 et le Ministère de la Recherche qui ont subventionné la bourse de thèse (bourse MRT) et le CNRS, l’ANR CoRehAlz et la région qui ont financé une partie des travaux.
Ce travail n’aurait pas existé sous cette forme sans l’aide précieuse d’Amandine Mouchard, Ingénieur au laboratoire, qui a réalisé l’ensemble des expérimentations la dernière année de la thèse. Merci Amandine, pour ton aide technique, ton savoir-faire, ta rigueur expérimentale et ton soutien.
Je remercie le Professeur Anne Vital pour sa collaboration et son aide précieuse pour le recueil des échantillons humains. Merci à la cérébrothèque nationale, au Professeur Charles Duyckaerts, à Sabrina Turbant pour leurs dons d’échantillons humains. Merci également au Professeur Jean-François Dartigues, à Michelle Allard ainsi qu’à tous les acteurs de la TEP recherche de Xavier Arnozan, pour leur collaboration dans le recueil de sang de patients.
Merci à Yoon Cho pour sa collaboration, son aide, sa gentillesse et son soutien.
Merci à toi Nathalie Biendon. Tu as toujours répondu présente, pour m’apporter toute l’aide dont j’avais besoin. Merci aussi pour ton aide précieuse à la fin de la rédaction !
Merci Adeline pour ton aide technique à l’imagerie confocale. On voit que tu prends plaisir à enseigner ton savoir-faire ; ta patience et ta pédagogie sont tellement appréciables, merci !
Merci Hiyam pour ton aide au comportement, merci d’avoir toujours pris le temps de répondre à mes questions avec le sourire en prime!
Merci François-Pierre pour ton aide précieuse à la mise en place des expérimentations
« béxarotène » et pour avoir réalisé les tests comportementaux.
Je remercie également Claire Mazzocco pour son aide à la mise en place des Western- Blots fluorescents sur Odyssey.
Je voudrais également remercier tous les membres de l'équipe qui ont tous contribué à ce travail par leurs conseils et les discussions que nous avons eues, en commençant par Bruno Bontempi, Pierre Meyrand, Olivier Nicole et Xavier Leinekugel.
Un grand merci à Audrey Martinez qui a toujours été là pour me rendre service. Merci pour ta gentillesse et ta générosité! Je te souhaite beaucoup de bonheur pour la nouvelle vie qui t’attend !
Je souhaite remercier chaleureusement Adeline, Amandine (encore vous !) et Elodie.
Merci les filles pour votre soutien sans faille. C’est grâce à vous que j’ai pu finir la thèse dans d’agréables conditions de travail, dans une bonne ambiance, et ça, ça n’a pas de prix ! J’espère continuer à vous voir lorsque cette thèse sera finie !
Je voudrais également remercier Anaïs, l’orienteuse, pour sa sympathie (et pour ta tarte au citron meringuée !), avec qui je regrette de ne toujours pas avoir eu l’occasion de faire une petite CO… j’espère qu’on se croisera sur les sites ! Mais également Gratianne, « ventre à choux » comme moi, toujours agréable de te croiser et de papoter avec toi !
J’aimerais aussi remercier Lolita Rotureau avec qui j’ai partagé les q-PCR pendant ma première année de thèse, pour son travail mais aussi pour son sourire et son rire communicatifs.
Enfin, je souhaiterais remercier tous ceux dont j’ai croisé le chemin, et qui m’ont permis de travailler tous les jours dans la bonne humeur, de part leurs gentils mots, leurs sourires et leur sympathie. Je pense à Anne-Emilie et William, à qui je souhaite plein de bonheur dans la nouvelle aventure qui les attend, à Philippe, toujours là pour donner un coup de main, Françoise, à qui je souhaite une bonne retraite, bien méritée ! Claire pour ta bonne humeur et ta spontanéité, Jean-Paul pour ta gentillesse légendaire et ton humour, Seb pour ton humour partagé, à la « Elie Semoun », Laurence et Nadia, avec qui j’ai toujours pris plaisir à discuter lors de nos rencontres du rez-de-chaussée.
Avant de remercier ma famille proche, je tenais à exprimer ma profonde gratitude à mes amis : mes nouveaux amis de médecine, toujours là pour prendre des nouvelles et m’encourager ; à Seb & Amélie, Céline & Cédric, François & Aude, JE & Julien et à mes voisins Guitou & Huguette.
Je remercie mes parents qui m’ont soutenu pendant ce travail, s’inquiétant toujours du bon déroulement de mes études et qui ont toujours cru en mes projets. Merci Papa, merci Maman pour l’éducation et l’amour que vous m’avez donnés, j’ai eu beaucoup de chance ; j’ai hâte d’être à l’été prochain pour pouvoir profiter un peu plus de vous et reprendre l’équitation avec toi, Papa! J’ai une pensée pour mon frère, que j’aimerais voir plus souvent et ma petite nièce « Anna » qui grandit bien vite. J’ai aussi une pensée émue pour tous ceux qui nous ont quittés pendant cette thèse, je pense à mes grands-parents et à mes oncles.
Je remercie chaleureusement ma belle famille. Martine, ma Belle-Maman, mon Maître de la Médecine, et Michel, mon Beau-Papa, mon Maître de la Philosophie ! Quel Bonheur d’avoir une belle famille aussi aimante ! Merci aussi à toi, ma Belle-Sœur, Emmanuelle, (« Tellement petite et pourtant Chirurgien » comme dirait l’autre !) pour tous tes messages d’encouragement et de soutien ! Je pense également à mes Mamies d’adoption, Mamie Agnès et Mamie Rachelle, que j’embrasse bien fort.
Enfin, c’est avec émotion que je remercie mon Amour de ma vie, Jean, avec qui je vis depuis plus de 10 ans maintenant. Merci d’avoir toujours cru en mes projets les plus fous,
merci de me combler de bonheur par tous ces moments de partage et d’Amour au quotidien (enfin, quand la pêche ne t’enlève pas à moi !).
Merci enfin au lecteur qui par essence justifie la rédaction de ce document.
C’est à mon grand-père paternel et à ma grand-mère maternelle, qui nous ont quittés pendant cette thèse, des suites d’une longue maladie : la Maladie d’Alzheimer, que je dédie ce travail
J’ai aussi une pensée pour les patients qui ont fait don de leurs tissus au profit de la recherche et pour les souris utilisées dans cette étude.
Les travaux réalisés au cours de cette thèse feront l’objet de deux articles :
ARTICLE 1:
Cerebral β-amyloid oligomers involved in human Alzheimer’s disease and in a murin model of AD
Boutonnet MC, Mouchard A, Posin A, Biendon N, Vital A, Duyckaerts C., Macrez N.
En rédaction
ARTICLE 2:
Vascular signature of β-amyloid in a murin model of AD
Mouchard A, Boutonnet MC, Posin A, Biendon Toussay X, Macrez N.
En préparation
Une revue concernant les oligomères amyloïdes Aβ solubles dans la Maladie d’Alzheimer, est en cours de rédaction pour le journal Médecine & Sciences.
Les résultats de cette thèse ont été présentés dans deux congrès et lors d’un séminaire : POSTER 1:
Les Oligomères Aβ
42: une origine vasculaire ?
Boutonnet MC, Toussay X, Biendon N, Macrez N.
Journée scientifique de l’école doctorale, Avril 2011, Arcachon
POSTER 2:
Vascular Oligomers Aβ
42Boutonnet MC, Toussay X, Biendon N, Macrez N.
Alzheimer’s association International Conference (AAIC), juillet 2011, Paris PRESENTATION ORALE :
Les Oligomères Aβ
42: une origine vasculaire ?
Boutonnet MC.
Séminaire de l’Institut des Maladies Neurodégénératives, Octobre 2011, Bordeaux
J’ai également participé à une autre étude que celle présentée dans ce manuscrit, travail résumé dans le mémoire de Lolita Rotureau, stagiaire de Master 2, juin 2010 :
« Altération de l’expression des canaux calciques vasculaires dans la Maladie d'Alzheimer » Durant cette thèse, j’ai eu la chance de pouvoir valider une formation et un Diplôme d’Université :
Formation à l’expérimentation animale de niveau I
Diplôme d’Université : « Maladies Neurodégénératives-approches biologico- cliniques: de la physiopathologie aux stratégies thérapeutiques » Rédaction d’un mémoire : « La Maladie d’Alzheimer, vers une théorie vasculaire ? »
En septembre 2012, j’ai intégré la 2ième année de médecine (concours passerelle) et depuis septembre 2013, je suis en 3ième année.
Sommaire
Liste des figures ___________________________________________________________ 14 Liste des tableaux __________________________________________________________ 17 Liste des abréviations _______________________________________________________ 19 Introduction ______________________________________________________________ 21 Données Bibliographiques ___________________________________________________ 27 I. La Maladie d’Alzheimer : une maladie multifactorielle _____________________ 29 I.A. Définition et historique ____________________________________________________ 29 I.B. Epidémiologie et charge financière _________________________________________ 31 I.C. Symptômes de la MA ______________________________________________________ 34
I.D. Lésions caractéristiques de la MA __________________________________________ 36 I.D.1/ Les Dégénérescences Neurofibrillaires ________________________________________ 38 I.D.2/ Les plaques amyloïdes _______________________________________________________ 43 I.D.3/ L’atrophie cérébrale __________________________________________________________ 45 I.D.4/ Perte synaptique _____________________________________________________________ 46 I.D.5/ Perte neuronale ______________________________________________________________ 46 I.E. Diagnostic ________________________________________________________________ 47 I.E.1/ Test cognitif et imagerie ______________________________________________________ 47 I.E.2/ Marqueurs biologiques _______________________________________________________ 50 I.E.2.a/ Marqueurs biologiques du liquide céphalo-rachidien __________________________________ 50 I.E.2.b/ Autres marqueurs biologiques ____________________________________________________ 51
I.F. Facteurs de risque _________________________________________________________ 52 I.F.1/ Les facteurs génétiques des formes familiales __________________________________ 52 I.F.2/ Les facteurs génétiques des formes sporadiques _______________________________ 54 I.F.3/ Les facteurs de risque épigénétiques et environnementaux______________________ 55
II. Maladie d'Alzheimer : vers une théorie vasculaire ________________________ 56
II.A. Maladie d'Alzheimer : une origine neurodégénérative ou vasculaire? ________ 56 II.A.1/ La cascade amyloïde _________________________________________________________ 56 II.B.2/ La théorie vasculaire _________________________________________________________ 58 II.B. Arguments pour l'étiopathogénie vasculaire de la maladie d'Alzheimer ______ 59
II.B.1/ Altérations vasculaires cérébrales et neurodégénérescence ____________________ 59 II.B.2/ L’Angiopathie Amyloïde Cérébrale ___________________________________________ 59 II.B.3/ Les modifications de la structure vasculaire cérébrale __________________________ 63 II.B.3.a/ Larges artères cérébrales _______________________________________________________ 63 II.B.3.b/ Artères piales et petites artérioles ________________________________________________ 65 II.B.3.c/ Capillaires cérébraux ___________________________________________________________ 65 II.B.4/ Arguments épidémiologiques _________________________________________________ 67 II.B.5/ Arguments physiopathologiques _____________________________________________ 69 II.B.6/ Arguments neuroradiologiques _______________________________________________ 69 II.B.7/ Arguments pharmacologiques ________________________________________________ 70
III. Le peptide β-amyloïde dans la MA ______________________________________ 71
III.A. Le Précurseur du Peptide Amyloïde ______________________________________ 71 III.A.1/ Caractéristiques topographiques et génétiques _______________________________ 71 III.A.2/ Localisation de l’APP ________________________________________________________ 73 III.A.3/ Fonctions de l’APP __________________________________________________________ 73
III.B. Le métabolisme de l’APP _________________________________________________ 75 III.B.1/ La voie non-amyloïdogène ___________________________________________________ 75 III.B.2/ La voie amyloïdogène _______________________________________________________ 77 III.B.3/ Rôle des fragments issus du clivage de l’APP _________________________________ 79
III.C. Les sécrétases et la production d’Aβ ______________________________________ 80 α-sécrétase _______________________________________________________________________ 80 β-sécrétase _______________________________________________________________________ 80 γ-sécrétase ________________________________________________________________________ 81 III.C.1/ Propriétés biologiques et biochimiques des présénilines ______________________ 82 III.C.2/ L’activité γ-sécrétase dépendante des présénilines ____________________________ 84 III.D. Production neuronale d’Aβ _______________________________________________ 87 III.E. Aβ : une origine sanguine ? _______________________________________________ 87 III.F. Aβ : une origine vasculaire ? ______________________________________________ 88 III.G. Autres sources d’Aβ _____________________________________________________ 89
III.H. La clairance d’Aβ ________________________________________________________ 89 III.H.1/ La dégradation enzymatique d’Aβ ____________________________________________ 90 III.H.2/ La clairance d’Aβ à travers la BHE ____________________________________________ 92 III.H.3/ Apolipoprotéine E et la clairance Aβ __________________________________________ 94
IV. Les oligomères _______________________________________________________ 98
IV.A. Les oligomères solubles _________________________________________________ 99 Les monomères Aβ ________________________________________________________________ 99 IV.A.1/ Les oligomères Aβ intracellulaires __________________________________________ 100 IV.A.2/ Les oligomères Aβ extracellulaires __________________________________________ 102
IV.B. La toxicité des oligomères Aβ ___________________________________________ 102 IV.B.1/ Toxicité intracellulaire ______________________________________________________ 102 IV.B.2/ Toxicité extracellulaire des différents oligomères Aβ _________________________ 103 IV.C. La Fibrillogénèse _______________________________________________________ 113
IV.D. Les formes insolubles ___________________________________________________ 115 IV.D.1/ Les fibrilles ________________________________________________________________ 115 IV.D.2/ Les plaques amyloïdes _____________________________________________________ 115 IV.E. Conclusions sur les formes Aβ __________________________________________ 116 V. Techniques d’analyses des oligomères Aβ _____________________________ 116
V.A. Techniques de détection quantitative des oligomères Aβ __________________ 118 V.A.1/ Dot-Blot ____________________________________________________________________ 118 V.A.2/ ELISA ______________________________________________________________________ 118 V.B. Méthodes d’analyse qualitative des oligomères ___________________________ 119 V.B.1/ Native-PAGE, SDS PAGE ____________________________________________________ 119 V.B.2/ Native-PAGE, SDS PAGE combinés au Western-Blot __________________________ 119 V.B.3/ SDS PAGE combinés à d’autres techniques __________________________________ 122 V.C. Conclusion sur les techniques d’étude des oligomères Aβ ________________ 123 VI. Les modèles d’étude de la MA ________________________________________ 125
VI.A. Modèles non transgéniques _____________________________________________ 126
VI.B. Modèles transgéniques non mammifères _________________________________ 128 VI.B.1/ Etudes chez la drosophile __________________________________________________ 128 VI.B.2/ Etudes chez le Nématode ___________________________________________________ 128 VI.B.3/ Etudes chez le poisson-zèbre _______________________________________________ 129 VI.C. Modèles transgéniques mammifères _____________________________________ 129 VI.C.1/ Etudes chez la souris ______________________________________________________ 129 VI.C.1.a/ Les souris monotransgéniques pour l’APP _________________________________________ 130 VI.C.1.b/ Les souris transgéniques pour les Présénilines _____________________________________ 134 VI.C.1.c/ Les souris transgéniques pour tau _______________________________________________ 136 VI.C.1.d/ Les souris transgéniques pour ApoE ______________________________________________ 137
VI.C.1.e/ Les modèles doubles transgéniques pour l’APP et les Présénilines ______________________ 137 VI.C.1.f/ Les modèles doubles transgéniques pour les protéines APP et tau ______________________ 138 VI.C.1.g/ Les modèles triples transgéniques pour les protéines APP, Présénilines et tau_____________ 138
VI.D. Conclusion sur les modèles animaux de la MA ___________________________ 139 VII. Les traitements de la MA _____________________________________________ 141
VII.A. Les traitements médicamentaux_________________________________________ 141 VII.A.1/ Les anticholinestérasiques _________________________________________________ 141 VII.A.2/ Les antagonistes glutamatergiques _________________________________________ 142 VII.A.3/ Le béxarotène _____________________________________________________________ 143 VII.B. Les essais d’immunothérapie ___________________________________________ 147 VII.B.1/ L’immunothérapie active ___________________________________________________ 148 VII.B.2/ L’immunothérapie passive _________________________________________________ 152 VII.B.3/ Les mécanismes de clairance des dépôts amyloïdes après immunothérapie chez les modèles murins _______________________________________________________________ 154 VII.C. Conclusion ____________________________________________________________ 158 Problématique ___________________________________________________________ 160 Matériels & Méthodes _____________________________________________________ 164 I. Modèles d’étude ______________________________________________________ 166 I.A. Souris APPswe-PS1Δ9 ___________________________________________________ 166
I.B. Patients atteints de la MA _________________________________________________ 169 I.B.1/ Prélèvements de cortex et de vaisseaux humains ______________________________ 170 I.B.2/ Prélèvements de sang humain _______________________________________________ 170
II. Techniques d’études des oligomères Aβ _______________________________ 171
II.A. Western-Blot ____________________________________________________________ 171 II.A.1/ Prélèvements des tissus murins _____________________________________________ 171 II.A.2/ Préparation des protéines ___________________________________________________ 172 II.A.3/ Dosage des protéines _______________________________________________________ 175 II.A.4/ Western-Blot _______________________________________________________________ 175 II.A.5/ Révélation des Western-Blots par immunofluorescence Infra-rouge ____________ 176 II.A.6/ Quantification ______________________________________________________________ 178 II.B. Dot-Blot _________________________________________________________________ 181 III. Etude pharmacologique ______________________________________________ 181
III.A. Traitement des souris ___________________________________________________ 182 III.B. Tests comportementaux _________________________________________________ 182 III.C. Prélèvements des tissus _________________________________________________ 185 III.D. Coloration à la thioflavine S _____________________________________________ 185
III.E. Observation de la fluorescence Thioflavine S par macroscopie confocale __ 186 III.E.1/ Prise d’image avec le logiciel Las_AF ________________________________________ 186 III.E.2/ Analyse d’image avec le logiciel Image J _____________________________________ 188 III.F. Statistiques _____________________________________________________________ 190 Résultats ________________________________________________________________ 192 I. Signatures Aβ oligomériques chez les patients atteints de la MA _________ 194 I.A. Population étudiée _______________________________________________________ 194
I.B. Les formes oligomériques d’Aβ dans le cerveau de patients atteints de la MA 197 I.B.1/ Identification des oligomères Aβ spécifiques de la MA dans le cortex humain ___ 197 I.B.2/ Identification des oligomères Aβ spécifiques dans l’hippocampe humain _______ 204 I.B.3/ Caractérisation des oligomères Aβ spécifiques de la MA _______________________ 208
I.B.3.a/ Confirmation de l’identité Aβ par l’anticorps 6E10 ___________________________________ 208 I.B.3.b/ Caractère oligomérique des bandes d’intérêt _______________________________________ 209 I.B.3.c/ α-synucléine dans le cortex des patients MA ________________________________________ 211 I.B.3.d/ Aβ ou catabolite de l’APP ? _____________________________________________________ 212 I.B.3.e/ Aβ40 ou Aβ42 ? ________________________________________________________________ 213 I.B.3.f/ Synthèse concernant les formes oligomériques cérébrales dans la MA ____________________ 215
I.C. Les formes oligomériques d’Aβ retrouvées dans les vaisseaux humains ____ 216 I.C.1/ Population étudiée __________________________________________________________ 216 I.C.2/ Les oligomères Aβ présents dans les vaisseaux des patients___________________ 218 I.C.3/ Caractérisation du signal observé dans l’artère vertébrale des patients _________ 220 I.D. Formes Aβ oligomériques dans le sang des patients _______________________ 221 II. Signatures Aβ oligomériques dans un modèle murin de la MA ___________ 224
II .A. Formes d’Aβ dans l’hippocampe de souris APP/PS1 ______________________ 224 II.A.1/ Signaux liés au génotype et à l’âge des souris APP/PS1 _______________________ 226 II.A.2/ Signaux liés au statut cognitif des souris APP/PS1 ____________________________ 238 II.A.3/ Synthèse sur le rôle des oligomères observés chez les souris APP/PS1 ________ 244
II.B. Caractérisation des oligomères Aβ spécifiques de la pathologie dans le cerveau de souris APP/PS1 ___________________________________________________________ 244
II.B.1/ Formes oligomérisées de l’Aβ _______________________________________________ 244 II.B.2/ α-synucléine dans l’hippocampe de souris APP/PS1 __________________________ 246 II.B.3/ Confirmation de la nature Aβ des signaux PA3 ________________________________ 247 II.B.4/ Aβ et catabolites de l’APP chez les souris APP/PS1 ___________________________ 250 II.B.5/ Aβ40 ou Aβ42 ? ______________________________________________________________ 251 II.B.6/ Synthèse concernant les formes oligomériques d’Aβdans le modèle murin APP/PS1 __________________________________________________________________________________ 253
II.C. Formes oligomériques d’Aβ spécifiques de la MA retrouvées dans les
vaisseaux de souris APP/PS1 _________________________________________________ 255 II.C.1/ Vaisseaux cérébraux et périphériques ________________________________________ 255 II.C.1.a/ Les différentes formes oligomériques d’Aβ _________________________________________ 256 II.C.1.b/ Caractérisation des bandes _____________________________________________________ 260
II.D. Formes oligomériques d’Aβ dans le sang des souris APP/PS1 _____________ 263 III. Traitement pharmacologique au béxarotène ___________________________ 267
III.A. Effet du béxarotène sur les plaques amyloïdes ___________________________ 267 III.B. Effet du béxarotène sur les oligomères Aβ hippocampiques _______________ 269 III.C. Effet du béxarotène sur les oligomères Aβ vasculaires ____________________ 271 III.D. Effet du béxarotène sur le statut cognitif des souris APP/PS1 _____________ 273 Discussion générale _______________________________________________________ 275 I. Existe-t-il une signature oligomérique Aβ cérébrale ? ___________________________ 277 II. Existe-t-il une signature Aβ oligomérique vasculaire et sanguine de la pathologie ? __ 279 II.A. Signature vasculaire de la MA ________________________________________________ 279 II.B. Existe-t-il une signature sanguine des oligomères Aβ dans la pathologie? ____________ 282 III. Intérêts thérapeutiques/diagnostique des oligomères Aβ ______________________ 283 Conclusion _______________________________________________________________ 285 Annexes _________________________________________________________________ 289 Bibliographie _____________________________________________________________ 296
Liste des figures
Figure 1: Aloïs Alzheimer et Augusta D. ________________________________________________________ 30 Figure 2: Diagnostic différentiel des démences __________________________________________________ 32 Figure 3 : Les dégénérescences neurofibrillaires _________________________________________________ 38 Figure 4 : Isoformes de la protéine tau dans le cerveau adulte et leur profil électrophorétique _____________ 39 Figure 5 : Séquence d’apparition spatio-temporelle des DNF pendant le vieillissement normal et la MA _____ 42 Figure 6 : Section de l’amygdale d’un patient souffrant de la MA et composition d’une plaque amyloide ____ 44 Figure 7 : Phase de l’amyloïdose Aβ ___________________________________________________________ 45 Figure 8 : Cerveaux de patients prélevés à l’autopsie _____________________________________________ 46 Figure 9 : Quelques exemples des différentes formes du peptide amyloïde ____________________________ 57 Figure 10 : L’Angiopathie Amyloide Cérébrale ___________________________________________________ 60 Figure 11 : Schéma évoquant le développement de l’AAC __________________________________________ 62 Figure 12 : Les altérations de la structure vasculaire cérébrale dans la MA ____________________________ 64 Figure 13 : Cascades d’événements délétères provoqués par les affections vasculaires dans la MA _________ 67 Figure 14 : Séquence et correspondance des principales isoformes de l’APP humain (APP695, 751 et 770) ___ 72 Figure 15 : Voie non amyloïdogène, clivage protéolytique de l’APP par l’α et la γ-sécrétase _______________ 76 Figure 16 : Voie amyloïdogène, clivage protéolytique de l’APP par la β- et la γ-sécrétase _________________ 78 Figure 17 : Topologie membranaire de PS1 _____________________________________________________ 83 Figure 18 : Le complexe γ-sécrétase ___________________________________________________________ 84 Figure 19 : Principaux mécanismes de clairance de l’Aβ ___________________________________________ 97 Figure 20 : Représentation de la structure Aβ42 ________________________________________________ 100 Figure 21 : Structure des tétramères d’Aβ42 et d’Aβ40 ____________________________________________ 107 Figure 22 : Représentation d’Aβ40 au sein des fibrilles et son mode d’arrangement au sein des fibrilles _____ 113 Figure 23 : Modèle de nucléation-polymérisation d’Aβ ___________________________________________ 114 Figure 24 : Représentation schématique de l’emplacement de la délétion de l’exon de PS1 ______________ 135 Figure 25 : Mode d’action du béxarotène _____________________________________________________ 145 Figure 26 : Mécanismes potentiels de clairance des dépôts Aβ suite à l’immunothérapie chez les souris ____ 157 Figure 27 : Exemple de génotypage des souris APP/PS1 __________________________________________ 168 Figure 28 : Perfusion ______________________________________________________________________ 171 Figure 29 : Dissection des artères cérébrales ___________________________________________________ 172 Figure 30 : Analyse de l’homogénat total d’hippocampe de souris APP/PS1 âgées de 9 mois _____________ 174 Figure 31 : Site de reconnaissance des anticorps utilisés __________________________________________ 178 Figure 32 : Marqueur de taille ______________________________________________________________ 179 Figure 33 : Les bandes analysées ____________________________________________________________ 180 Figure 34 : Ajustement des bandes détectées __________________________________________________ 180
Figure 35 : Schéma temporel de l’expérimentation des souris testées au comportement suite au traitement au bexarotène _____________________________________________________________________________ 182 Figure 36 : Labyrinthe radiaire à 8 bras. _______________________________________________________ 183 Figure 37 : Copie d'écran du logiciel d'enregistrement Leica LAS_AF ________________________________ 187 Figure 38 : Exemple d'image obtenue, après coloration à la Thioflavine S sur une souris APP PS1 (4 mois), à l’aide du macroscope LSI et du programme LAS_AF _____________________________________________ 188 Figure 39 : Image obtenue après superposition de toutes les images prise en z ________________________ 189 Figure 40 : "Mask of Origine" _______________________________________________________________ 189 Figure 41 : Image masque obtenue après analyse de l'image origine ________________________________ 189 Figure 42 : Oligomères Aβ détectés dans des homogénats de cortex de patients classés selon le stade de Braak ______________________________________________________________________________________ 198 Figure 43 : Augmentation des formes 16 et 18 kDa dans le cortex de patients aux stades 4 à 5 de Braak ___ 200 Figure 44 : Distribution de la forme 18 kDa selon l’âge des patients _________________________________ 201 Figure 45 : Corrélation de la forme 18 kDa avec le statut cognitif des patients ________________________ 203 Figure 46 : Absence de corrélation de la bande à 16 kDa en fonction du statut cognitif des patients _______ 204 Figure 47 : La bande 18 kDa semble augmenter avec le stade de Braak dans l’hippocampe ______________ 206 Figure 48 : Western-Blot réalisé à partir de cortex humains révélé avec l’anticorps 6E10 ________________ 209 Figure 49 : Western-Blot réalisé avec des homogénats de cortex de patients, révélés avec l’anticorps A11 __ 210 Figure 50 : La bande 18 kDa révélée avec les anticorps A11 et anti-Aβ1-42 évolue de la même façon avec les deux anticorps _______________________________________________________________________________ 210 Figure 51 : L’α-synucléine révélée ne correspond pas à la bande 18 kDa détectée avec les anticorps A11 et anti- Aβ1-42 __________________________________________________________________________________ 212 Figure 52 : L’anticorps A8717 ne reconnaît que l’APP dans le cortex des patients humains, quel que soit le stade de Braak _______________________________________________________________________________ 213 Figure 53 : Polygone de Willis _______________________________________________________________ 217 Figure 54 : Signal obtenu avec l’anticorps anti-Aβ1-42 (PA3 16761) dans l’artère vertébrale de patients à
différents stades de Braak _________________________________________________________________ 219 Figure 55 : Western-Blot réalisé à partir d’artère vertébrale de patients, révélé avec l’anticorps anti-Aβ3-9 (6E10) ______________________________________________________________________________________ 220 Figure 56 : Profil oligomérique d’Aβ42 dans le sang de patients ____________________________________ 222 Figure 57 : Caractérisation des signaux étudiés avec l’anticorps PA3, dans l’hippocampe de souris APP/PS1 âgées de 9 mois _________________________________________________________________________ 225 Figure 58 : Signal étudié avec l’anticorps anti-Aβ1-42 (PA3 16761) dans l’hippocampe de souris ___________ 226 Figure 59 : Les formes à 4 kDa et 11 kDa spécifiques du génotype dans l’hippocampe de souris APP/PS1, 9 mois ______________________________________________________________________________________ 227 Figure 60 : Les formes oligomériques d’Aβ42 augmentées dans l’hippocampe de souris APP/PS1 de 9 mois, en comparaison aux souris contrôles ___________________________________________________________ 228
Figure 61 : Les oligomères Aβ42 dans l’hippocampe de souris APP/PS1 en comparaison aux souris contrôles, à 4, 6 et 9 mois______________________________________________________________________________ 230 Figure 62 : Le monomère 4 kDa apparaît à 4 mois, est stable jusqu’à 7 mois et augmente entre 7 et 9 mois dans l’hippocampe de souris APP/PS1 ____________________________________________________________ 231 Figure 63 : La forme 11 kDa n’est présente qu’en fin de vie (9-10 mois) chez les souris APP/PS1 avec l’anticorps anti-Aβ1-42 (PA3 16761) ____________________________________________________________________ 232 Figure 64 : La forme 17 kDa en fonction de l’âge chez les souris APP/PS1 et leurs contrôles du même âge. __ 233 Figure 65 : Diminution de la bande 20 kDa avec le vieillissement des souris ___________________________ 235 Figure 66 : Etude de la corrélation de la diminution de la forme 20 kDa avec l’augmentation des plaques amyloïdes dans l’hippocampe de souris APP/PS1 âgées de 4-5 et 6-7 mois. ___________________________ 236 Figure 67 : Evolution de la forme 52 kDa dans l’hippocampe de souris à 4-5, 6-7 et 9 mois _______________ 237 Figure 68 : Performances mnésiques des souris APP/PS1 versus WT_________________________________ 239 Figure 69 : Le monomère Aβ42 est corrélé au statut cognitif des souris transgéniques ___________________ 239 Figure 70 : L’intensité de la bande 17 kDa corrèle au statut cognitif chez les souris transgéniques uniquement ______________________________________________________________________________________ 241 Figure 71 : L’intensité de la bande 20 kDa n’est pas corrélée au statut cognitif des souris ________________ 242 Figure 72 : La forme 52 kDa n’est pas corrélée au statut cognitif chez l’ensemble des souris _____________ 243 Figure 73 : Protéines oligomérisées dans les hippocampes de souris APP/PS1 et WT âgées de 9 mois ______ 245 Figure 74 : L’α-synucléine dans l'hippocampe de souris APP/PS1 ne correspond pas à la bande 17 kDa révélée avec l’anticorps anti-Aβ1-42 (PA3 16761) ______________________________________________________ 246 Figure 75 : L’anticorps 6E10 est capable de reconnaître la séquence Aβ4-9 humaine mais pas la séquence Aβ4-9 murine _________________________________________________________________________________ 247 Figure 76 : Chronologie d’apparition des oligomères Aβ dans le cortex de souris transgéniques, avec l’anticorps 6E10 __________________________________________________________________________________ 248 Figure 77 : APP et catabolites C terminaux de l’APP dans l’hippocampe de souris APP/PS1 _______________ 251 Figure 78 : Western-Blots réalisés à partir de vaisseaux cérébraux de souris APP/PS1 versus WT __________ 257 Figure 79 : Profil oligomérique des veines portes de souris APP/PS1 et de souris contrôles âgées de 9 mois__ 258 Figure 80 : L’anticorps A11 révèle une bande à 52 kDa uniquement chez les souris contrôles _____________ 261 Figure 81 : Suivi longitudinal des profils oligomériques β- amyloïdes sanguins des souris APP/PS1 versus WT (anticorps anti-Aβ1-42 (PA3 16761)) __________________________________________________________ 264 Figure 82 : Quantification des formes oligomériques 21 et 31 kDa dans le sang des souris APP/PS1 versus contrôles _______________________________________________________________________________ 265 Figure 83 : Le béxarotène n’a aucun effet, ni sur le nombre de plaques, ni sur la taille des plaques amyloïdes chez les souris APP/PS1 âgées de 4 à 6 mois ___________________________________________________ 268 Figure 84 : Le béxarotène restaure le profil oligomérique des souris contrôles, dans l’hippocampe des souris APP/PS1 âgées de 4 à 6 mois _______________________________________________________________ 269 Figure 85 : Le béxarotène ne diminue pas la quantité totale d’oligomères ni du monomère d’Aβ chez les souris APP/PS1 âgées de 4 à 6 mois _______________________________________________________________ 270
Figure 86 : Le béxarotène diminue les oligomères Aβ 17 et 20 kDa chez les souris APP/PS1 et WT _________ 271 Figure 87 : Le béxarotène restaure le profil oligomérique vasculaire contrôle chez les souris APP/PS1 ______ 272 Figure 88 : Le béxarotène n’améliore pas le statut cognitif des souris APP/PS1 ________________________ 273
Liste des tableaux
Tableau 1 : Traitements actuellement disponibles _______________________________________________ 142 Tableau 2 : Essais cliniques en cours pour la Maladie d’Alzheimer __________________________________ 152 Tableau 3 : Effectif de souris utilisé pour les résultats de cette Thèse ________________________________ 168 Tableau 4 : Liste des anticorps primaires et secondaires utilisés en Western-Blot ______________________ 177 Tableau 5 : Caractéristiques cliniques de la population étudiée ____________________________________ 195 Tableau 6 : Génotypage des allèles de l’Apolipoprotéine E en fonction des stades de Braak et des stades de Thal ______________________________________________________________________________________ 196 Tableau 7 : Score MMSE des patients en fonction du diagnostic, de l’âge et des lésions caractéristiques de la Maladie d’Alzheimer ______________________________________________________________________ 202 Tableau 8 : Caractéristique de la population étudiée (Hippocampe) _________________________________ 205 Tableau 9 : Identification des formes détectées avec les différents anticorps utilisés ____________________ 214 Tableau 10 : Caractéristiques de la population étudiée pour les vaisseaux (ACP et Artère Vertébrale) ______ 217 Tableau 11 : Génotypage de l’Apolipoprotéine E ________________________________________________ 218 Tableau 12 : Caractéristiques des formes d’Aβ spécifiques de la pathologie dans l’hippocampe des souris APP/PS1 _______________________________________________________________________________ 252 Tableau 13 : Récapitulatif des troubles cognitifs et comportementaux observés chez les différents modèles murins transgéniques de la MA _____________________________________________________________ 293 Tableau 14 : Principaux modèles murins transgéniques de la MA ___________________________________ 294
Liste des abréviations
Aβ : Peptide Bêta-Amyloïde
AAC : Angiopathie Amyloïde Cérébrale AC : Anticorps
ACP : Artère Cérébrale Postérieure ADDL : Aβ-Derived Diffusible Ligands ApoE : Apolipoprotéine E
AVC : Accident Vasculaire Cérébral BHE : Barrière Hémato-Encéphalique CML : Cellule Musculaire Lisse
CMLV : Cellule Musculaire Lisse Vasculaire DNF : Dégénérescence Neurofibrillaire DV : Démence Vasculaire
IDE : Enzyme de Dégradation de l'Insuline IgG : Immunoglobuline G
IRM : Imagerie par Résonance Magnétique
LASER : Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation LRP1 : low-density-Lipoprotein Receptor-related Protein-1
MA : Maladie d’Alzheimer MP : Membrane Plasmique NAC : Non Amyloid Component NEP : Néprilysine
NMDA : N-Methyl-D-Aspartate PD : Parkinson’s Disease
PS : Présénilines PS1 : Préséniline-1 PS2 : Préséniline-2
RE : Réticulum Endoplasmique
TEP : Tomographie par Emission de Positrons Thio S : Thioflavine S
TM : Transmembranaire
Introduction
« Le véritable voyage, ce n'est pas de parcourir le désert ou de franchir de grandes distances sous-marines, c'est de
parvenir en un point exceptionnel où la saveur de l'instant baigne tous les
contours de la vie intérieure » Antoine de Saint-Exupéry
La Maladie d’Alzheimer (MA) est une maladie neurodégénérative liée au vieillissement. Elle se définit sur le plan clinique par l'apparition progressive d'un syndrome démentiel qui touche en premier lieu les fonctions cognitives. Dans les pays occidentaux où la population est vieillissante, la MA est la première cause de démence et la quatrième cause de décès, précédée par les maladies cardiaques, le cancer et les accidents vasculaires cérébraux.
Elle survient en moyenne vers 65 ans et concerne actuellement environ 350 000 personnes en France et près de 25 millions de personnes dans le monde.
La MA se caractérise par la présence, au niveau du système nerveux central, de plaques amyloïdes extracellulaires formées principalement du peptide ß-amyloïde (peptide Aβ), de dégénérescences neurofibrillaires intracellulaires, d'une perte neuronale et synaptique, d'une baisse du débit sanguin cérébral (hypoperfusion) et de l'activité métabolique cérébrale.
Bien que l’étiologie de la MA soit multifactorielle incluant des facteurs génétiques et environnementaux, il existe des formes autosomiques dominantes de la maladie caractérisées par la précocité d'apparition de la maladie.
Les causes de la MA restent inconnues et le facteur déclenchant de la cascade physiopathologique qui conduit à cette maladie neurodégénérative est source de vifs débats.
On dispose désormais de preuves épidémiologiques abondantes pour étayer l’hypothèse selon laquelle la Maladie d’Alzheimer est une maladie multifactorielle dont la composante vasculaire est indéniable. Depuis plus d’une décennie, de nombreux scientifiques défendent l’idée que les désordres cérébrovasculaires jouent un rôle clé dans l’installation et le degré de sévérité de la MA. Pourtant, malgré l’abondance d’informations en provenance d’anciennes et nouvelles études, l’implication de la pathologie vasculaire dans la MA reste encore un sujet sensible, source de controverses et de confusion. En effet, une question essentielle reste en suspend : « Quelle est cette composante vasculaire et comment participe-t- elle à la perturbation du métabolisme neuronal et à l’altération cognitive observées dans la MA ? ».
Nous verrons que plusieurs types de pathologies vasculaires sont fréquemment associés à la MA (Angiopathie Amyloïde Cérébrale, modifications de la structure vasculaire cérébrale, altération de la Barrière Hémato-Encéphalique, micro-infarctus et hémorragies cérébrales). Il a également été observé que chaque traumatisme ou Accident Vasculaire Cérébral peut favoriser les dépôts amyloïdes locaux.
Si la présence de dépôts amyloïdes dans le cerveau est une des caractéristiques de la MA, le rôle propre du peptide β-amyloïde dans la genèse des troubles cognitifs associés est encore controversé. Des analyses post mortem ont bien mis en évidence que des dépôts
amyloïdes pouvaient être présents dans les cerveaux de personnes âgées sans déficit cognitif.
Depuis maintenant une dizaine d’années, ce sont les oligomères solubles du peptide Aβ qui connaissent un intérêt croissant dans l’étude de la MA. En effet, nous verrons que ces assemblées corrèlent mieux à la sévérité de la pathologie et à la perte synaptique que les plaques amyloïdes. Actuellement, les formes oligomériques du peptide Aβ impliquées dans la pathologie sont toujours recherchées.
La source du peptide Aβ à l’origine des oligomères solubles et des plaques amyloïdes retrouvés dans les structures cérébrales est toujours discutée. Pour la majeure partie de la communauté scientifique, l’origine des dépôts amyloïdes est principalement neuronale.
Cependant, la présence de ce peptide Aβ dans d’autres tissus comme le Liquide Cérébro- Rachidien, le plasma mais aussi les vaisseaux cérébraux (Angiopathie Amyloïde Cérébrale), a conduit certains auteurs à étudier la possibilité d’une origine extra-cérébrale de ce peptide.
Les travaux de ces derniers ont pu mettre en évidence la possibilité pour les vaisseaux et autres organes périphériques de produire le peptide Aβ.
L’objectif général de cette thèse était de rechercher une possible implication des
vaisseaux dans le développement de la pathologie amyloïde au cours de la MA.
Pour ce faire, nous avons cherché à caractériser l’existence d’une ou plusieurs formes oligomériques du peptide Aβ, caractéristiques de la pathologie i) dans le cerveau et ii) dans les vaisseaux de souris transgéniques et de patients souffrant de la MA. Nous avons également cherché à déterminer si les variations observées, dans ces tissus, pouvaient être détectées dans la circulation sanguine.
Cette étude a nécessité le recueil d’échantillons précieux tant humains que murins et essentiellement l’utilisation d’une technique de biochimie : le Western-Blot pour détecter les différentes formes oligomériques du peptide Aβ présents dans les différentes structures cérébrales, les différents vaisseaux étudiés et le sang. Une stratégie de caractérisation du signal a été mise en place afin de s ‘assurer de la nature des oligomères révélés. Ces données biochimiques ont été corrélées parfois au statut cognitif des animaux évalué par un test comportemental, parfois à la progression de la pathologie amyloïde étudiée par marquages histochimiques des plaques amyloïdes.
Ces travaux de Thèse montrent qu’il existe une même signature Aβ oligomérique cérébrale de la pathologie cognitive chez l’homme et le modèle APP/PS1. Ces résultats mettent en évidence, pour la première fois, une signature Aβ oligomérique vasculaire spécifique dans les vaisseaux périphériques et plus particulièrement la veine porte hépatique des souris APP/PS1. De plus, nos travaux mettent l’accent sur une possible intervention thérapeutique agissant sur les formes Aβ cérébrales et vasculaires.
Données Bibliographiques
I. La Maladie d’Alzheimer : une maladie multifactorielle
I.A. Définition et historique
Définition
La Maladie d’Alzheimer (MA) se définit comme une affection dégénérative du cerveau qui associe à la fois des troubles prédominants de la mémoire, des troubles cognitifs et/ou du comportement ayant un retentissement sur la vie quotidienne des patients. Cette démence dont l’étiologie n’est toujours pas connue, est associée à des lésions histologiques caractéristiques: les plaques séniles (dues à l’accumulation du peptide β-amyloïde) et les dégénérescences neurofibrillaires (dues à l’hyperphosphorylation de la protéine tau). Nous verrons par la suite, qu’il existe d’autres types de lésions histologiques, notamment des lésions vasculaires. Nous verrons également que les mécanismes de cette maladie dont les lésions se développent longtemps à « bas bruit » impliquent des cascades d’évènements complexes. La MA survient tardivement dans la vie, à l’exception de rares cas d’apparition précoce dus à la présence de mutations génétiques familiales.
Historique
La Maladie d’Alzheimer a été décrite pour la première fois en 1906. Son expression a commencé à être utilisée en 1910, pour désigner une série de cas observés par la suite.
Pourtant, les historiens font remonter très loin l’invention du terme de « démence » au De re medicina d’Aurelius Celsus (compilation d‘écrits hippocratiques du 1er siècle), et c’est dans les écrits d’un médecin du 2ième siècle (Arrétée de Cappadoce) que l’on trouve la première apparition de l’expression « démence sénile » (Alexander et Selesnick., 1966). L’existence de troubles cognitifs chez les sujets vieillissants a été reconnue bien avant notre ère (Huber et Gourin., 1987). L’idée qu’avec l’âge l’acuité de l’esprit, l’imagination, le raisonnement, le jugement et la mémoire sont progressivement altérés, était un lieu commun dans les écrits de l’Antiquité. Au 3ième siècle, Juvénal donna une remarquable description de la démence sénile :
« De toutes les blessures corporelles, la démence est de loin la pire. Celui qui en est atteint ne sait plus le nom de ses esclaves, ne reconnait plus l’ami avec qui il a diné la veille, ni ceux qu’il a engendrés et élevés. Et par un cruel testament, il déshérite les siens et fait don de
toutes ses propriétés à Phiale (Juvenal, Satires, 232). Au regard de l’ancienneté de ces témoignages, la Maladie d’Alzheimer paraît bien jeune. Pourquoi et comment un nouveau terme a-t-il été créé ?
Le 3 novembre 1906, lors de la 37ième rencontre des médecines psychiatres du sud-ouest de l’Allemagne à Tübingen, le Docteur Alois Alzheimer présenta une communication orale concernant le cas clinique d’une patiente de 51 ans (Augusta D.) (Figure 1) soignée pendant 5 ans à l’asile commun de Francfort-sur-main. Ce cas clinique était remarquable de part le jeune âge de la patiente. La description clinique très détaillée s’ensuivit de la présentation de photos de lames histologiques du cerveau de la patiente et de dessins illustrant les observations de ces lames (Maurer, 2007 « vie d’un médecin, histoire d’une maladie »).
Figure 1: Aloïs Alzheimer et Augusta D.
Le Docteur Alzheimer décrit l’existence de « (…) neurones altérés, sièges de ce qui est appelé alors une dégénérescence neurofibrillaire » en expliquant que dans certaines cellules apparemment normales, on découvre certaines fibrilles qui se distinguent par leur épaisseur et leur imprégnabilité. « Puis ces fibrilles se transforment en faisceaux et apparaissent progressivement à la surface de la cellule. Enfin, le noyau et la cellule se désintègrent et il ne reste plus qu’un paquet de fibrilles agglomérés à la place d’une cellule gliale ». Il montre également dans les couches supérieures du cortex « (…) des petits foyers miliaires disséminés». Aloïs Alzheimer décrit en plus d’une atrophie corticale, « (…) des modifications artériosclérotiques des grosses artères cérébrales » mais également « (…) une prolifération endothéliale et parfois une néovascularisation ».
Au grand désespoir d’Aloïs Alzheimer, son exposé du cas princeps passa inaperçu, aucune question ne lui fut posée à la fin de sa conférence.
Quelques années plus tard, les collaborateurs du Docteur Alzheimer (Bonfiglio, 1908 ; Perusini, 1910) publièrent 2 articles dans lesquels ont été présentés des cas analogues à ceux décrits par le Docteur Alzheimer en 1906. Par un acte de baptême et de reconnaissance de paternité, Kraepelin, patron d’A. Alzheimer, introduit pour la première fois l’expression
« Maladie d’Alzheimer » dans la 8ième édition du manuel de sa psychiatrie en 1910 (Kraepelin, 1910).
Les années suivantes voient se multiplier les publications de cas similaires. Il faudra attendre les années 1970 pour que l’on revoie le concept de démences et de la MA. En effet, les démences séniles étaient déjà trop fréquentes alors que la MA touchant les sujets jeunes, restait plutôt rare.
L’absence de différence notable, tant d’un point de vue neuro-pathologique que d’un point de vue clinique, pousse la communauté scientifique et médicale d’alors à regrouper la MA avec les démences séniles. Ainsi sur le plan épidémiologique, la MA devient fréquente et touche une population d’une tranche d’âge très large avec un début de maladie entre l’âge de 40 et 90 ans (McKhann et al., 1984).
Aujourd’hui, si la science a pu établir un peu plus précisément la localisation et la séquence d’apparition des lésions dans le cerveau, il n’en est pas moins vrai que depuis plus d’un siècle maintenant, la MA est toujours décrite et caractérisée par des « dégénérescences neurofibrillaires » et des « plaques séniles » associées à des troubles cognitifs.
I.B. Epidémiologie et charge financière
Epidémiologie
La MA est la pathologie neurodégénérative la plus fréquente, elle affecterait plus de 25 millions de personnes dans le monde (dont la moitié dans les pays occidentaux, en raison de l’âge moyen élevé de la population).
Les études de cohorte en population générale avec un dépistage systématique de cas incidents de démence et un suivi longitudinal des performances cognitives représentent la méthode la plus appropriée pour étudier les facteurs de risque de démence et de déclin cognitif du sujet âgé.
Pour la France, les données disponibles sont principalement issues de la cohorte Paquid réalisée en Aquitaine (Personnes âgées d’Aquitaine ou Quid des personnes âgées). Il s’agit d’une cohorte prospective réalisée depuis 1988, en population générale de personnes âgées de plus de 65 ans et plus, vivant au domicile et tirées au sort dans 75 communes de Gironde et de Dordogne (Dartigues et al., 1991). Ces sujets étaient représentatifs de la population générale en termes d’âges et de sexe.
Selon les données de cette étude et de celles des perspectives démographiques de l’INSEE, il y aura 3 fois plus de personnes âgées de plus de 75 ans, et 4 fois plus de personnes de plus de 85 ans en 2050 qu’en 2000 ; soit respectivement 11.6 et 4.8 millions contre 4.2 et 1.2 millions en 2000.
L’étude Paquid a permis d’estimer le nombre de patients déments d’une part et atteints d’une MA d’autre part. La prévalence des démences dans cette cohorte de patients de plus de 65 ans était de 3.6% (Dartigues et al., 1991, 1997), alors qu’elle atteignait 17.8% après 75 ans et 25% au-delà de 85 ans (Helmer et al., 2006). Les patients ont été considérés déments, lorsqu’ils remplissaient les critères du DSM III1. Les patients déments étaient alors examinés par un neurologue, qui déterminait la cause probable de la démence, selon les critères NINCDS-ADRDA2 (en annexe) (Figure 2).
Figure 2: Diagnostic différentiel des démences
(D’après Camiciolo 2006, la revue canadienne de la MA et des autres démences)
1 Les critères diagnostiques du DSM III (maintenant d’autres critères existent, DSM IV) comprenaient 3 éléments principaux : les troubles de la mémoire, d’autres troubles des fonctions mentales, dont des modifications de la personnalité, et un retentissement de ces troubles sur les activités socio-professionnelles.
2 National Institute of Neurological and Communicative Disorders and Stroke et l’Alzheimer’s Disease and Related Disorders Association, maintenant connue sous le nom d’Alzheimer’s Association. Cet institut a proposé, dès 1984, un ensemble de critères pour définir la MA Ces critères reposent sur la présence d’une altération cognitive et d’un syndrome de démence suspecté et confirmé par un test neuropsychologique. Le diagnostic définitif étant posé sur l’analyse histologique du cerveau des patients.
L’affection touche plus les femmes que les hommes, puisqu’au-delà de 75 ans, les proportions sont de 13.2% pour les hommes et de 20.5% pour les femmes. Notons que les femmes ont une espérance de vie plus grande que les hommes, et sont donc plus susceptibles de développer une démence.
Quant aux formes précoces, elles ne sont pas rares, puisqu’elles concernent 32 000 cas avant 60 ans et 1000 cas avant 50 ans (Gallez, 2005). Il s’agit dans cette dernière situation le plus souvent de formes monogéniques avec présence de mutations autosomiques à transmission dominante et à pénétrance complète.
La MA représente en France la première cause de démence quelle que soit la tranche d’âge considérée. Elle représente ainsi au moins 60% des démences, notamment chez les moins de 65 ans et près de 80% des démences chez les plus de 80 ans. Il existe une prévalence de la MA parmi l’ensemble des démences, en partie à cause du vieillissement de la population de ces pays (Dartigues et al., 1997). En France, on estime à 860 000 le nombre de personnes atteintes de la MA ou de maladies apparentées.
Le suivi plus de 10 ans plus tard de cette même cohorte, a permis d’une part de préciser les connaissances que l’on avait sur l’impact de la MA sur la population française, d’autre part, d’observer un phénomène plutôt inattendu, i.e. l’accroissement de l’incidence de la MA, et ce, indépendamment du vieillissement de la population française et de l’efficacité croissante des médecins dans le diagnostic précoce de la maladie (Ramaroson et al., 2003).
Les perspectives pour les années à venir sont alarmantes. Si rien ne vient ralentir la tendance actuelle, de l’ordre de 1 200 000 cas en 2020 (soit 2 déments pour 100 habitants) et de 2 100 000 cas en 2040 (soit 3 déments pour 100 habitants) seront recensés. L’indice s’élève à 225 000 nouveaux cas par an en France. Le niveau de dépendance est très variable et actuellement 40% des patients sont pris en charge dans une institution, ce qui signifie que 60% des patients sont à la charge de leur famille (Helmer et al., 2006). D’autres part, notons que moins d’un malade d’Alzheimer sur deux est diagnostiqué.
En Europe, les démences représentent le 4ième problème de santé après les AVC, les maladies cardiovasculaires et les cancers.
L’étude EVA (Epidémiologie du Vieillissement Artériel) a débuté en 1991 et a enrôlé 1389 patients âgés de 60 à 90 ans, inscrits sur les listes électorales de Nantes. La cohorte EVA a été suivie jusqu’en 2001. Cette étude a permis de montrer que l'hypertension est associée au déclin cognitif. Chez les individus hypertendus, le déclin cognitif se déclare précocement et le risque est encore plus grand chez les patients non traités (Tzourio et al., 1999).
