Mal dormir : le premier signe d’Alzheimer

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Le sommeil, très schématiquement, se décompose en trois phases, l’assoupissement suivi du sommeil REM, ou sommeil paradoxal, durant lequel les yeux ne cessent de bouger, c’est la phase des rêves dont on se souvient parfois, et enfin le sommeil profond durant lequel les yeux restent immobiles. Cette dernière période est essentielle pour le maintien de la mémoire mais elle n’est pas continue car elle est interrompue par des périodes plus ou moins longues de sommeil paradoxal au cours de la nuit. Il est possible de différencier le sommeil paradoxal du sommeil profond en suivant l’activité électrique du cerveau. Pour simplifier, les électroencéphalogrammes sont très différents : au cours du sommeil profond peu de signaux électriques mais de fortes amplitude, au cours du sommeil paradoxal beaucoup de signaux mais de faible amplitude. Lors du sommeil profond, toujours schématiquement, le cerveau reconstitue ses réserves d’énergie et prend le temps de finaliser les connections neuronales impliquées en particulier dans la mémoire à long terme.

Quand on vieillit on a de plus en plus de difficultés à atteindre le sommeil profond et l’un des signes de la maladie d’Alzheimer est la perte de mémoire. De plus les personnes souffrant de cette maladie éprouvent de nettes difficultés à atteindre ce stade du sommeil profond. En conséquence, surveiller la qualité du sommeil peut indiquer l’éventuelle apparition de cette maladie. C’est en partant de cette hypothèse qu’une équipe de biologistes de l’Université de Berkeley s’est intéressée à des sujets présentant des troubles du sommeil. L’approche a réuni tous les moyens d’investigation dont on dispose pour explorer en profondeur le fonctionnement du cerveau : imagerie en tomographie par émission de positrons (PET-scan) pour quantifier l’importance des dépôts de protéine amyloïde, IRM fonctionnelle (fMRI) pour suivre la consommation d’oxygène durant les processus de finalisation de la mémoire et enfin le suivi par électroencéphalographie (EEG) de l’activité électrique du cerveau. L’étude a été conduite sur 26 adultes d’âge compris entre 65 et 81 ans qui ne présentaient aucun signe de démence ou de maladie neurodégénérative ni de désordres psychiatriques. Par PET-scan les chercheurs effectuèrent une évaluation de la teneur en protéine beta-amyloïde, le marqueur de la maladie d’Alzheimer qui émet un signal spécifique, puis chaque sujet fut soumis à des tests de mémorisation afin de déterminer par la suite la « qualité » de leur mémorisation. Après une nuit de sommeil durant laquelle l’activité de leur cerveau fut enregistrée (EEG) ils furent soumis au résultat du test de mémoire consistant à « ressortir » de leur cerveau le maximum de paires de mots associés parmi 120 mots proposés la veille tout en suivant l’activité de leur cerveau par fMRI.

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Le résultat fut parfaitement clair ! Les difficultés rencontrées au cours du sommeil, c’est-à-dire un sommeil profond de mauvaise qualité, se sont révélées corrélées avec la présence de protéine amyloïde dans le cerveau mais aussi avec de mauvais résultats au cours des tests de re-mémorisation et une activité cérébrale inférieure montrée par fMRI.

Le Professeur de neuroscience Matthew Walker résume la situation ainsi : « le sommeil aide le cerveau à se débarrasser des protéines toxiques durant la nuit et à prévenir ainsi une potentielle destruction des cellules nerveuses. Le mieux vous vous souvenez après une bonne nuit de bon sommeil, le moins vous dépendez de l’hippocampe et le mieux vous utilisez votre cortex. C’est comme si vous utilisez les données du disque dur de votre ordinateur plutôt que celles stockées dans une clé USB ». Et il ajoute : « plus il y a de protéine beta-amyloïde dans le cerveau, plus le sommeil est de mauvaise qualité et plus la mémoire devient défectueuse ».

On ne sait pas traiter la maladie d’Alzheimer par contre il existe toute une panoplie de drogues pour traiter les insomnies de types nombreux et variés. Comme on ne sait pas non plus si c’est une mauvaise qualité du sommeil qui provoque ou accélère le développement de la maladie d’Alzheimer et inversement si c’est l’apparition de cette maladie qui dégrade la qualité du sommeil, alors ce que préconisent ces biologistes de l’UC Berkeley c’est de se traiter quand on s’aperçoit qu’on a de plus en plus de difficultés à s’endormir ou que l’on constate de plus en plus de pertes de mémoire inexpliquées. Tant qu’à faire on ne risque rien …

Source et illustrations : UC Berkeley News et voir aussi https://www.youtube.com/watch?v=rvr37cUE-x4

Des smartphones pour combattre l’onchocercose et le loa !

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Chaque semaine ou presque, une nouvelle utilisation du smartphone est imaginée ou fait déjà l’objet d’une exploitation commerciale et c’est souvent au sein d’une université que les projets se concrétisent. Il faut en effet des équipes pluridisciplinaires pour faire aboutir un projet exploitant l’optique d’un smartphone qui si elle semble rudimentaire est en réalité d’une redoutable performance avec des logiciels d’analyse vidéo sophistiqués. Plutôt que de se contenter de capturer des milliers de selfies on peut exploiter l’optique d’un smartphone dans un but inattendu comme le diagnostic de parasitoses qui sont endémiques dans les pays sub-tropicaux et équatoriaux. C’est ce type de projet qui a été concrétisé au département de Bioengineering de l’Université de Californie à Berkeley avec la collaboration de la Faculté de Médecine de Yaoundé au Cameroun et l’IRD à Montpellier.

L’optique du smartphone est utilisée pour identifier et quantifier les parasites contenus dans une goutte de sang prélevée au bout d’un doigt et transférée dans un capillaire. Le smartphone réalise un film rapide et une application spécialement développée dans ce but permet de reconnaître le type de parasite et d’effectuer un comptage. Plus besoin de microscope ou de loupe binoculaire fragiles et couteux. Le smartphone est logé sur un boitier fabriqué par impression 3D contenant l’ensemble des éléments essentiellement mécaniques commandés par le smartphone en Bluetooth. Il n’est plus nécessaire de procéder à des marquages fluorescents des parasites pour les reconnaître ni de préparer des lames qu’il faut colorer, ce qui prend beaucoup de temps et les différentes étapes de manipulation d’un échantillon accroissent les possibilités d’erreurs. Le smartphone réalise un film des parasites en mouvement dans le capillaire contenant le sang fraichement prélevé et par analyse des mouvements et comptage rend le résultat en quelques secondes. Se déplacer en brousse auprès de populations souffrant de parasitoses de manière endémique avec ce boitier à peine plus grand qu’un paquet de cigarettes permettra ainsi de dépister la présence de loa, filaire responsable de prurits, d’éléphantiasis et de problèmes visuels quand il prend à ce nématode qui peut atteindre quelques centimètres de long l’idée d’aller visiter la conjonctive. Le vecteur de ce nématode est une mouche suceuse de sang, la chrysops.

Le « périphérique » de smartphone mis au point à l’U.C. Berkeley est également adapté à la détection d’un autre nématode responsable de l’onchocercose, une parasitose beaucoup plus redoutable car elle est responsable d’un grand nombre de cécités irréversibles, la cécité des rivières. Le parasite est également transmis par une mouche suceuse de sang au nom charmant de simulie. De plus l’onchocercose est extrêmement débilitante pour l’état de santé général car le ver, à sa mort, libère des antigènes induisant de très fortes réactions immunitaires pouvant éventuellement conduire à la mort. Au cours du cycle de reproduction on retrouve des micro-filaires dans le sang et l’invention de l’UC Berkeley est donc adaptée pour différencier, dans les zones infestées, la présence de Loa ou d’Onchocerca volvulus. Les praticiens locaux peuvent alors décider du traitement à administrer aux malades. Un seul produit est réellement efficace pour ces parasitoses qui affectent des dizaines de millions de personnes en Afrique et en Amérique Centrale, l’ivermectine. L’ivermectine est distribuée gratuitement par les Laboratoires Merck dans les pays où les filarioses sont endémiques mais il y a un gros problème, ce produit est indirectement toxique pour le cerveau. Les campagnes massives de traitement des personnes parasitées doivent impérativement débuter par une identification précise de la présence de l’un ou l’autre ou des ceux nématodes. En effet, si on veut traiter un malade atteint d’onchocercose avec de l’ivermectine et que celui-ci est également infecté par le loa car une forte densité de ce ver dans le sang peut, lors de sa destruction massive par l’ivermectine provoquer des atteintes cérébrales graves, ce ver libérant également des toxines provoquant une encéphalopathie souvent mortelle. Comme le loa infeste plus d’une douzaine de millions de personnes en Afrique et que ces mêmes individus sont susceptibles d’être également parasités par l’onchocerca, ce « détail » a freiné l’éradication de ces nématodes à l’aide d’ivermectine.

On peut donc se féliciter de l’ingéniosité de ces universitaires et de leurs étudiants qui a abouti à cet outil de dépistage peu coûteux qui va permettre de mettre enfin en place une campagne d’éradication car l’homme est le seul réservoir naturel de ces parasites.

Sources :

http://newscenter.berkeley.edu/2015/05/06/video-cellscope-automates-detection-of-parasites/

http://cellscope.berkeley.edu

Nos ancêtres étaient donc bien des bêtes de sexe !

Dans un précédent billet de ce blog, daté du 5 décembre (voir le lien), je relatais l’extraordinaire avancée des paléoanthropologues dans l’étude de l’  « arbre généalogique » de nos lointains ancêtres rendue possible par la fantastique puissance des machines de séquençage automatique de l’ADN et également de la préparation des échantillons à analyser. Ces études, coordonnées par le Professeur Svante Pääbo du Max Planck Institute de Leipzig, ont abouti à une sorte d’arbre philogénétique qui montre à l’évidence les interrelations entre divers groupes de « protohumains » qui ont coexisté sur le continent eurasiatique pendant des dizaines de milliers d’années et qui à la faveur de rencontres fortuites se métissaient pour le plus grand bénéfice d’un renouvellement des gènes car à n’en pas douter (et les études sur l’ADN le prouvent) ces petits groupes étaient soumis à une endogamie prononcée. En d’autres termes comme les populations étaient très faibles et très dispersées les unions entre parents proches devaient être fréquentes. Les mariages entre cousins germains étaient par exemple très fréquents comme l’a montré le séquençage de l’ADN d’une femme de Néandertal. Cependant, toutes ces études ont conduit à l’établissement d’un arbre reliant les quatre familles de protohumains coexistant en Eurasie il y a une cinquantaine de milliers d’années. La « quatrième famille » n’est toujours pas identifiée car on n’en a pas retrouvé de traces à ce jour mais il s’agit probablement d’un Homo erectus qui a divergé des trois autres groupes un million d’années auparavant …

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Ces études très récentes indiquent donc un brassage très remarquable entre ces groupes dont la probabilité de rencontre était presque nulle, il y a tout de même quelques milliers de kilomètres entre le nord de l’Espagne et les montagnes de l’Altaï ! Ce que ces résultats montrent est la grande mobilité de nos ancêtres lointains chasseurs-cueilleurs au hasard des saisons et des périodes glaciaires mais aussi du confort relatif qu’ils pouvaient trouver dans certaines parties de l’Eurasie comme par exemple le sud-ouest de la France ou le nord de l’Espagne qui profitèrent d’un climat tempéré lors de la dernière grande glaciation, le Gulf Stream étant bloqué dans le golfe de Gascogne.

Source et illustration : UC Berkeley

https://jacqueshenry.wordpress.com/2013/12/05/nos-ancetres-lointains-etaient-des-vraies-betes-de-sexe/

 

Le gène de la réussite conjugale ? Mais c’est véridique !

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La sérotonine, un neurotransmetteur clé autorisant un véritable dialogue entre les neurones, est on peut dire recyclée au niveau des jonctions synaptiques par un transporteur, un peu comme une locomotive en fin de parcours est dirigée vers une plaque tournante pour repartir en sens inverse et effectuer un nouveau parcours. Cette opération de recyclage de la sérotonine est effectuée par ce transporteur partie intégrante de la membrane synaptique. Jusque là tout irait bien si le gène codant pour ce transporteur n’était pas l’objet de mutations, on appelle cela des polymorphismes, et s’il n’existait pas sous deux formes dans le chromosome 17 qui peuvent être « courtes » ou « longues » pour reprendre le langage parfois ésotérique des généticiens. Ce dont on s’est rendu compte en utilisant de nombreux moyens d’investigation (dont l’imagerie par résonance magnétique nucléaire fonctionnelle et l’émission de positons) est que l’expression de ce transporteur variait selon les personnes en raison de ce polymorphisme important et qu’il en résultait de nombreux effets psychotiques ou associés tels que la dépression, les désordres compulsifs, les phobies, l’anxiété et même l’hypertension. Dans ce dernier cas l’explication provient du fait que les plaquettes sanguines contiennent aussi ce transporteur et que la sérotonine est un vasoconstricteur. La sérotonine est aussi impliquée dans la perception du bonheur notamment le bonheur conjugal. Une étude réalisée par des biologistes de l’Université de Berkeley en collaboration avec la Nothwestern University sur 150 couples suivis depuis plus de vingt ans dans le cadre d’un programme d’études sur le comportement amoureux dans le couple a montré récemment grâce aux techniques de séquençage modernes de l’ADN que le polymorphisme du gène du transporteur de la sérotonine est indubitablement lié à l’harmonie conjugale. Avec deux allèles « courts » l’harmonie conjugale est instable avec des variations d’humeur permanentes conduisant à de la vaisselle cassée ou au contraire à une entente profonde et fusionnelle mais qui ne perdure pas. Au contraire, avec au moins un allèle « long » la félicité conjugale est plus soutenue quoique les épisodes passionnels soient plus modérés. En quelque sorte ce transporteur de la sérotonine « forme longue » jouerait un rôle d’apaisement et favoriserait donc une harmonie dans le couple plus durable et cette situation est encore plus évidente avec les « vieux » couples, car statistiquement au delà de vingt années de vie commune on est considéré comme un vieux couple stable, au moins aux USA. Ces résultats ne veulent pas dire qu’un homme et une femme ne possédant que des allèles « courts » du transporteur de la sérotonine feraient mieux de ne pas décider de former un couple car l’entente conjugale est naturellement le résultat d’une multitude d’autres facteurs qui n’ont rien à voir avec la sérotonine, encore que la sérotonine est directement impliquée dans la régulation de l’humeur et de l’agressivité en général. On peut imaginer qu’à plus ou moins brève échéance les candidats à une vie de couple réussie se feront séquencer leur ADN pour évaluer les chances de félicité conjugale durable et choisiront leur partenaire en conséquence afin de mettre toutes le chances de leur côté. Dans cette étude 17 % des femmes présentaient les deux allèles « courts » du gène 5-HTTLPR codant donc pour le transporteur de la sérotonine et toutes ont remarqué au cours de cette longue étude précédant le séquençage ultérieur de leur ADN qu’elles rencontraient des difficultés récurrentes dans leur vie de couple alors que les 83 % restantes avaient toujours déclaré être relativement satisfaites de leur vie commune car elles possèdent au moins un allèle « long ». Le Docteur Levenson, leader de cette étude, dit avec une point d’humour que « nous cherchons toujours une recette pour la réussite du couple, et l’émotion reste un ingrédient important dans cette réussite », et c’est là qu’intervient la sérotonine, le neurotransmetteur de la bonne humeur.

Crédit photo : UC Berkeley