Détecter la maladie de Parkinson à un stade précoce : une nouvelle avancée technologique de l'Université de Tel-Aviv
« La maladie de Parkinson est la deuxième maladie neurodégénérative la plus répandue au monde après la maladie d'Alzheimer », explique le Prof. Ashery
Des chercheurs de l'Université de Tel-Aviv sous la direction du Prof. Uri Ashery de l'École de neurobiologie et de l'École des neurosciences ont développé une technologie innovante permettant de détecter la maladie de Parkinson jusqu'à 20 ans avant l'apparition des symptômes, rapporte un communiqué de l'Université de Tel-Aviv. L'étude, basée sur la détection de l'agrégation de protéines caractéristique de la maladie dans les cellules au moyen de techniques de microscopie à super-résolution combinée à l'analyse informatique, a été menée par la doctorante Ofir Sade, avec la collaboration de trois grands centres médicaux israéliens. Selon les chercheurs, la nouvelle méthode pourra dans l'avenir permettre un traitement préventif chez les personnes jeunes à risque, et même être adaptée au diagnostic précoce d'autres maladies neurodégénératives, dont la maladie d'Alzheimer. Ont également participé les Prof. Anat Mirelman, Avner Thaler, Nir Giladi, Roy Alcalay, Sharon Hassin, Nirit Lev, les Dr. Irit Gottfried, Dana Bar-On, Meir Kestenbaum, Saar Anis, Shimon Shahar, Noa Barak-Broner et Aviv Gour, tous de l'Université de Tel-Aviv, certains étant également affiliés aux centres médicaux Sourasky (Ichilov), Sheba et Meir, ainsi que les étudiantes Daphna Fischel et Shir Halevi. Des chercheurs d'Allemagne et des États-Unis ont également contribué à l'étude. Les résultats ont été publié dans la revue Frontiers in Molecular Neuroscience.
Détecter la maladie de Parkinson avant l'apparition des symptômes
« La maladie de Parkinson est la deuxième maladie neurodégénérative la plus répandue au monde après la maladie d'Alzheimer », explique le Prof. Ashery. « Environ 8,5 millions de personnes en sont atteintes aujourd'hui dans le monde et 1 200 nouveaux malades sont diagnostiqués chaque année en Israël. Cette maladie invalidante se caractérise par la destruction des neurones dopaminergiques (producteurs de dopamine) dans la région de la substance noire du cerveau. Aujourd'hui, le diagnostic de la maladie repose principalement sur des symptômes cliniques tels que des tremblements ou des troubles de la marche, ainsi que sur des questionnaires remplis par les patients. Cependant, ces symptômes apparaissent généralement à un stade relativement avancé de la maladie, lorsque 50 % à 80 % des neurones dopaminergiques sont déjà morts. Par conséquent, l'effet des traitements disponibles, qui ne traitent généralement que les problèmes moteurs, est assez limité. Dans cette étude, nous avons commencé à développer un outil de recherche permettant de diagnostiquer la maladie de Parkinson à un stade beaucoup plus précoce, lorsqu'elle est encore traitable et que la détérioration peut être évitée ».
« L’une des caractéristiques connues de la maladie de Parkinson est la mort cellulaire résultant de l’agrégation de la protéine alpha-synucléine », ajoute Ofir Sade. « La protéine commence à s’agréger environ 15 ans avant l’apparition des symptômes, et les cellules commencent à mourir 5 à 10 ans avant que le diagnostic ne soit possible avec les moyens disponibles aujourd’hui. Cela signifie que nous disposons d’une fenêtre allant jusqu’à 20 ans pour le diagnostic et la prévention de la maladie avant l’apparition des symptômes. Si nous pouvons identifier le processus à un stade précoce, chez les personnes de 30, 40 ou 50 ans, nous pourrons peut-être empêcher une nouvelle agrégation de protéines et la mort cellulaire ». Or, des études antérieures ont montré que des agrégats d’alpha-synucléine se forment également dans d’autres parties du corps, comme la peau et le système digestif. Dans le cadre de leurs travaux actuels, les chercheurs ont examiné des biopsies cutanées de 14 personnes, 7 atteintes de la maladie de Parkinson et 7 personnes non atteintes, provenant des centres médicaux Sheba, Ichilov et Meir.
L'apport de l'intelligence artificielle
« Nous avons examiné ces échantillons sous un microscope particulier, en appliquant une technique innovante appelée imagerie à super-résolution, combinée à une analyse informatique avancée », explique Ofir Sade. « Cela nous a permis de cartographier les agrégats et la distribution des molécules d'alpha-synucléine. Comme prévu, nous avons trouvé plus d'agrégats de protéines chez les personnes atteintes de la maladie de Parkinson que chez les personnes non atteintes de la maladie. Nous avons également identifié des lésions des cellules nerveuses de la peau, dans des zones où la protéine pathologique est fortement concentrée ».
Forts de cette réalisation expérimentale préliminaire (« preuve de concept »), les chercheurs prévoient désormais d'étendre leurs travaux, soutenus par la Fondation Michael J. Fox pour la recherche sur la maladie de Parkinson. Dans la prochaine phase, ils augmenteront le nombre d'échantillons à 90, 45 provenant de sujets sains et 45 de personnes atteintes de la maladie, pour identifier les différences entre les deux groupes. « Nous souhaitons déterminer le point exact où une quantité normale de protéines se transforme en un agrégat pathologique », précise Ofir Sade. « De plus, nous collaborerons avec le Prof. Lior Wolf de l'École d'informatique de l'Université de Tel-Aviv, pour développer un algorithme d'apprentissage automatique qui identifiera les corrélations entre les résultats des tests moteurs et cognitifs et nos observations au microscope. Grâce à cet algorithme, nous serons en mesure de prévoir l'évolution future et la gravité de diverses pathologies ». « Dans cette étude, nous avons identifié des différences entre les tissus prélevés sur des personnes atteintes de la maladie de Parkinson et des personnes non atteintes, en utilisant la microscopie à super-résolution et l'analyse informatique », résume le Prof. Ashery. « Dans les études ultérieures, nous augmenterons le nombre d'échantillons et développerons un algorithme d'apprentissage automatique pour repérer les individus relativement jeunes présentant des risques de développer la maladie. Notre principale population cible est constituée des proches de patients atteints de la maladie de Parkinson porteurs de mutations qui augmentent le risque de contracter la maladie. Plus précisément, nous mettons l'accent sur deux mutations connues pour être répandues chez les Juifs ashkénazes. Un essai clinique est déjà en cours pour tester un médicament qui devrait entraver la formation des agrégats qui causent la maladie de Parkinson. Nous espérons que dans les années à venir, il sera possible de proposer des traitements préventifs en suivant les effets des médicaments au microscope. Il est important de noter que la méthode que nous avons développée peut également être adaptée au diagnostic précoce d'autres maladies neurodégénératives associées à des agrégats de protéines dans les neurones, notamment la maladie d'Alzheimer ».