Prédire la propagation de la démence, Neuron By Neuron - Nouveau programme informatique

Le numéro du 22 mars de Neurone révèle qu'un nouveau programme informatique mathématique a suivi la manière dont les différentes formes de démence se propagent dans le cerveau humain et qu'il peut prédire où et à quel moment la propagation se produit dans le neurone du cerveau d'un patient à un neurone toxique protéines, qui est le même processus sur lequel toutes les formes de démence sont basées.
Les patients et leurs familles pourraient bénéficier des résultats en aidant à confirmer un diagnostic de démence, ce qui leur permettrait également de se préparer à de futurs déclins cognitifs qui se produiront avec le temps. Selon le chercheur principal, Ashish Raj, le programme pourrait à l'avenir aider les médecins à identifier des cibles cérébrales appropriées pour des interventions thérapeutiques, à une époque où des médicaments ciblés contre la démence existent déjà.
Dr. Ashish Raj Ph.D., professeur adjoint d'informatique en radiologie au Weill Cornell Medical College, qui a développé le modèle informatique, explique:

"Pensez-y comme un radar météorologique, qui vous montre une vidéo des conditions météorologiques dans votre région au cours des prochaines 48 heures. Notre modèle, appliqué à l’analyse par résonance magnétique de base d’un cerveau individuel, peut produire une carte de dégénérescence chez cette personne au cours des prochaines années ou décennies.
Cela pourrait permettre aux neurologues de prédire ce que l'état neuroanatomique et l'état cognitif associé du patient seront à un moment donné dans le futur. Ils pourraient dire si et quand le patient développera des problèmes d'élocution, des pertes de mémoire, des particularités comportementales, etc. La connaissance de ce que l'avenir réserve permettra aux patients de faire des choix éclairés concernant leur mode de vie et leurs interventions thérapeutiques.
À un moment donné, nous pourrons cibler et améliorer la santé de régions cérébrales et de faisceaux de fibres nerveuses spécifiques. À ce stade, une bonne prédiction de l'état anatomique futur d'un sujet peut aider à identifier des régions cibles prometteuses pour cette intervention. La détection précoce sera essentielle pour prévenir et gérer la démence. "

Le modèle informatique pionnier est la plus récente, ainsi que la preuve la plus importante à l'appui de l'idée selon laquelle la démence est causée par des protéines qui se propagent dans le cerveau le long de réseaux de neurones.
Il étend les résultats d'une étude largement rapportée sur la maladie d'Alzheimer en février, dans laquelle des chercheurs du Columbia University Medical Center et du Massachusetts General Hospital ont découvert dans des modèles murins que la maladie d'Alzheimer se développait dans une région particulière du cerveau. protéines "tau" toxiques.
Le Dr Raj décrit comment il a développé son modèle mathématique du flux de protéines toxiques avant de démontrer que le modèle prédit avec précision les modes de dégénérescence qui se produisent dans différentes formes de démence.
Il explique que son modèle repose sur la compréhension récente du fait que toutes les formes connues de démence sont accompagnées et probablement causées par des protéines anormales ou «mal repliées». Toutes les protéines ont une forme spécifique qui dépend de leur fonction particulière. Cependant, les protéines déformées peuvent produire des effets toxiques indésirables, comme par exemple la protéine tau, une protéine mal repliée présente dans le cerveau des patients atteints de la maladie d'Alzheimer et des patients atteints de démence frontale frontale.
Le TDP43 et l'ubiquitine sont d'autres protéines mal repliées que l'on trouve également dans le FTD, alors que l'alpha synucléine est présente dans la maladie de Parkinson.
Les protéines mal repliées ou malades évoquent d'autres protéines à replier, qu'elles touchent à une voie neuronale spécifique. Pour cette raison, ces protéines sont appelées «prions-like».
Les maladies à prions, comme la maladie de la vache folle, qui impliquent la transmission de protéines mal repliées, sont considérées comme infectieuses d'une personne à l'autre. Cependant, "il n'y a aucune preuve que les maladies d'Alzheimer ou d'autres démences soient contagieuses de cette manière, c'est pourquoi leur transmission s'appelle prion-like".
Le Dr Raj dit que son modèle de propagation trans-neuronale des protéines mal repliées est "très simple", car il modélise le même processus par lequel tout gaz diffuse dans l'air, tandis que dans le cas des démences, le processus de diffusion se produit dans le cerveau.

Dr. Raj dit:

"Il s'agit d'un processus courant par lequel toute protéine causant une maladie peut entraîner diverses démences."

Le modèle identifie les sous-réseaux neuronaux du cerveau dans lesquels les protéines mal repliées s'accumulent avant de passer à d'autres zones du cerveau connectées par des réseaux de neurones. Les protéines modifient la fonction de toutes les zones du cerveau qu'elles visitent pendant ce processus.
Dr. Raj remarques:

«Ce qui est nouveau et tout à fait remarquable, c’est le modèle de diffusion en réseau lui-même qui agit sur le réseau de connectivité cérébrale et parvient à reproduire de nombreux aspects connus des maladies cérébrales dans la démence. cibler des zones spécifiques du cerveau. "

Raj a réussi à faire correspondre les modèles du modèle de diffusion qui a suivi l'allocation des protéines dans un cerveau sain aux schémas d'atrophie cérébrale observés chez les patients atteints de la maladie d'Alzheimer ou de FTD.
La dégénérescence du cerveau a été mesurée à l'aide d'IRM et d'autres outils capables de quantifier le volume de volume cérébral perdu dans chaque région du cerveau du patient. Amy Kuceyeski, Ph.D., co-auteur et boursière postdoctorale qui travaille avec le Dr Raj, a aidé à évaluer les mesures du volume cérébral du cerveau malade du patient.
Dr. Raj conclut:

"Notre étude démontre qu'un tel mécanisme de diffusion conduit directement aux schémas observés de l'atrophie que l'on observe dans diverses démences.Bien que les modèles classiques de démence soient bien connus, il s’agit du premier modèle à relier les propriétés du réseau cérébral aux motifs et à les expliquer de manière déterministe et prédictive. "

Écrit par Petra Rattue