Santé

Vieillissement : plasticité et dégénérescence des circuits cérébraux

Dossier - Du vieillissement cérébral à la maladie d’Alzheimer, décryptage scientifique
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La principale cause de démence à travers le monde est la maladie d’Alzheimer. Selon les estimations, le nombre de cas devrait tripler d’ici 2050. Pour mieux comprendre les mécanismes de cette maladie, il faut plonger dans une analyse scientifique approfondie du vieillissement cérébral.

  
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La maladie d’Alzheimer et le vieillissement provoquent la dégénérescence des circuits cérébraux et agissent sur leur plasticité

Dégénérescence des circuits cérébraux. © Romanova Natali - Shutterstock

Par Geneviève Leuba et Armand Savioz

Le docteur Aloïs Alzheimer a décrit la pathologie qui porte son nom au début du 20e siècle déjà, mais les protéines en cause dans les lésions neuropathologiques n'ont été découvertes que bien plus tard. Il s'agit principalement des protéines bêta-amyloïdes et Tau.

Aloïs Alzheimer a suivi la patiente Auguste Deter (sur la photo ci-dessus) jusqu’à sa mort en 1906. Il a décrit son cerveau à la 37e conférence des psychiatres allemands. © DR

La protéine Tau dans un neurone sain et dans un neurone malade. © Zwarck, Wikipédia, cc by sa 2.5

Un élément caractéristique du cerveau vieillissant est le dépôt de peptide bêta-amyloïde ou Aß, à l'origine des plaques séniles (PS), mais aussi la production de petites molécules oligomères du peptide Aß, qui peuvent affecter précocement la fonction synaptique.

Les plaques séniles et la dégénérescence neurofibrillaire sont typiques d’un cerveau vieillissant. © DR

La dégénérescence neurofibrillaire (DNF) affecte surtout les grands neurones pyramidaux de l'hippocampe et des couches corticales 3 et 5, à l'origine des connexions cortico-corticales et cortico-sous-corticales. Ces neurones se remplissent progressivement de filaments pathologiques constitués essentiellement d'une protéine du cytosquelette neuronal, la protéine Tau, qui devient hyperphosphorylée (stades 1 à 3). Cette protéine se détache des microtubules et les neurones deviennent non fonctionnels. Finalement, on peut retrouver des éléments de neurones dégénérés dans le tissu cérébral, en particulier dans les plaques neuritiques.

La dégénérescence neurofibrillaire affecte principalement les grands neurones pyramidaux de l’hippocampe. © DR
Les types de neurones pyramidaux dégénérant dans la maladie d’Alzheimer (MA) sont les cortico-corticaux et les cortico-sous-corticaux. © DR

L'augmentation du nombre de plaques séniles et de neurones dégénérés, atteints par la dégénérescence neurofibrillaire, et surtout celle du nombre de régions cérébrales touchées conduit au vieillissement pathologique et à la maladie d'Alzheimer.

Toutes les régions cérébrales n'ont pas la même vulnérabilité et les circuits les plus vulnérables sont ceux qui sous-tendent les fonctions mnésiques, impliquant en particulier le cortex entorhinal, carrefour des informations sensorielles, et l'hippocampe, lieu de mise en mémoire et de renforcement mnésique.

Certaines régions cérébrales sont plus touchées que d’autres par la maladie d’Alzheimer. © DR
Quand la maladie d’Alzheimer (MA) atteint l’ensemble des régions corticales, toutes les grandes fonctions cognitives sont atteintes. © DR

Dans le vieillissement normal, la mort neuronale est peu importante et il persiste une capacité de plasticité dendritique et synaptique à l'origine d'adaptations fonctionnelles. Au contraire, la mort neuronale est un élément clé dans la maladie d'Alzheimer et représente l'aboutissement des processus régressifs.

La destruction progressive de ces circuits s'étend ensuite aux régions néocorticales et provoque le dysfonctionnement de larges réseaux fonctionnels. La limite entre vieillissement normal et maladie d'Alzheimer débutante est cependant difficile à tracer, particulièrement dans le grand vieillissement.

Chez les centenaires, atteints ou non de démence de type Alzheimer, on peut trouver un assez grand nombre de plaques séniles corticales. Cependant, c'est la sévérité de la pathologie neurofibrillaire qui est le mieux corrélée avec la détérioration de l'état cognitif.

Dans les cas familiaux de maladie d'Alzheimer, souvent plus jeunes, la pathologie cérébrale est généralement très importante.

La pathologie amyloïde se retrouve dans le vieillissement normal, alors que la pathologie neurofibrillaire est caractéristique d’Alzheimer (MA). © DR