Le miroir de l'âme, et tellement plus

La tomographie en cohérence optique au service de la détection précoce des maladies neurodégénératives.

(Par le Dr. Annabelle Eckert)

La tomographie en cohérence optique au service de la détection précoce des maladies neurodégénératives.

Nous nous aventurons aujourd’hui dans un domaine interdisciplinaire : la détection précoce de la maladie d'Alzheimer par tomographie en cohérence optique (TCO). Depuis trois décennies on observe du point de vue morphologique un parallèle entre la dégénérescence du système nerveux et celle de la rétine au cours des maladies neurodégénératives.

L’instauration de la TCO dans la routine clinique des ophtalmologistes a permis de constater des anomalies structurelles de la rétine chez les patients atteints de maladies neurodégénératives. Cela a incité les scientifiques à se pencher sur cette question. Aujourd'hui, nous faisons le point sur la détection précoce des maladies neurodégénératives à l'aide des TCO. Un article de synthèse traitant précisément de ce sujet a été publiée l’été dernier : il nous donne un très bon aperçu des connaissances actuelles.1,2

Les jumeaux dizygotes : La neurorétine et le cerveau

Les maladies neurodégénératives sont associées à des modifications pathologiques de la rétine. Cela n'est pas surprenant lorsqu'on considère le développement embryonnaire de l'homme. Évolutionnairement parlant, les vésicules optiques sont des protubérances de la paroi du prosencéphale. Le cerveau et la neurorétine présentent de nombreuses similitudes moléculaires et cellulaires. Ils contiennent des cellules neuronales, des cellules gliales, une barrière au système vasculaire et sont reliés par des structures vasculaires. Ainsi l'idée que des changements pathologiques neurodégénératifs peuvent être observés dans les deux structures et qu'ils peuvent être exploités pour le diagnostic devient évidente. 1,2

La rétine : une fenêtre sur le système nerveux central

Ancienne « protrusion » du système nerveux central, la rétine est, pour ainsi dire, notre fenêtre sur un système normalement protégé des regards extérieurs. La TCO nous permet d’avoir un aperçu du système nerveux central. Le caractère non invasif de cette technique diagnostique moderne est l'un de ses grands avantages. En outre cette technique convainc le clinicien car elle est rapide et peu onéreuse. L’OCT-angiographie peut même être utilisée pour évaluer la situation vasculaire : les pathologies vasculaires de l'arrière de l'œil sont ainsi très bien évaluées.1,2

La maladie d'Alzheimer : que se passe-t-il au niveau moléculaire ?

Les changements pathologiques de la rétine et du cerveau sont particulièrement visibles dans la maladie d'Alzheimer, maladie neurodégénérative la plus courante. Les plaques bêta-amyloïdes dans le cerveau sont pathognomoniques. En même temps, la rétine des patients atteints de la maladie d'Alzheimer présente des anomalies très particulières : la TCO montre une dégénérescence de la couche de cellules ganglionnaires, un amincissement de la couche de fibres nerveuses ainsi qu'une perte des extensions axonales en direction du nerf optique. Des plaques bêta-amyloïdes ont également pu être détectées à proximité de ces dégénérescences neuronales de la rétine. Cette découverte révolutionnaire n'a été faite que récemment. Dans le cerveau, l'accumulation de bêta-amyloïdes est un facteur de risque pathognomonique précoce : elle peut être détectée 20 ans avant l'apparition de la démence.

Comment la maladie d'Alzheimer affecte-t-elle l'œil ?

D'un point de vue ophtalmologique, les patients atteints de la maladie d'Alzheimer présentent un certain nombre de dysfonctionnements visuels. Un rétrécissement du champ visuel s'accompagne d'une perception réduite du contraste et de la couleur. Une perturbation du rythme circadien est également perceptible.

La pathogenèse de la maladie d'Alzheimer implique une accumulation de bêta-amyloïdes, suivie d'une hyperphosphorylation de la protéine tau de laquelle se forment les écheveaux neurofibrillaires (« neurofibrillary tangles »). Cela déclenche une cascade d'autres processus secondaires et entraîne des processus inflammatoires, des changements dans les structures vasculaires, une dysrégulation mitochondriale, un stress oxydatif et une perte importante des synapses et des neurones.

L'œil présente aussi une dégénérescence sévère de la couche de cellules ganglionnaires et du nerf optique. Un amincissement de la couche de fibres nerveuses peut encore être observé. Tout cela peut être détecté et documenté par la TCO. Dans l'œil, les plaques bêta-amyloïdes se forment en amas localisés dans la périphérie centrale et externe des quadrants supérieur et inférieur.

L'électrorétinogramme donne des indications précoces de la maladie d'Alzheimer

Grâce à l'électrorétinogramme, on peut détecter les patients atteints de la maladie d'Alzheimer et ce dès la survenue d’une légère déficience cognitive. Cette méthode d'examen ophtalmologique pourrait également convenir à l’évaluation de la progression de la maladie.1,2

Quelles autres maladies neurodégénératives pourraient être diagnostiquées par TCO ?

D'autres maladies neurodégénératives présentent également des changements structurels spécifiques de la rétine : maladie de Parkinson, maladie de Huntington et sclérose en plaques. Dans la maladie de Parkinson, la protéine alpha-synucléine a récemment été retrouvée dans la rétine. À l'avenir, la TOC pourrait permettre la détection précoce et la surveillance de ces pathologies. Une détection précoce, peu coûteuse et non invasive qui - si elle était généralisée - nous permettrait de mettre en place une prévention primaire.1,2

Qu'est-ce qui rend la TOC si spécifique dans la détection précoce des maladies neurodégénératives ?

La TOC nous permet de produire des images à haute résolution, bidimensionnelles et tridimensionnelles, de structures oculaires en résolution micrométrique. En plus de son rôle premier en ophtalmologie, elle pourrait devenir une méthode non invasive in vivo pour la détection précoce des changements neurodégénératifs. L'imagerie à champ large permet de prendre des images de la périphérie moyenne et externe de la rétine des patients atteints de la maladie d'Alzheimer. Les plaques qui se forment dans la rétine peuvent ainsi être quantifiées, permettant l’évaluation de  l'évolution de la maladie. 1,2

Les signes morphologiques pathognomoniques et les biomarqueurs structurels et fonctionnels doivent être définis plus précisément avant que le diagnostic des maladies neurodégénératives par TCO ne puisse intégrer notre routine clinique. L'objectif des TCO est ici de permettre une détection précoce non invasive, afin d'évaluer la stratification des risques, la progression de la maladie et les effets thérapeutiques.

Références :
1-Doustar J. et al. (2018). Optical Coherence Tomography in Alzheimer’s Disease and Other Neurodegenerative Diseases. Neurodegenerative Diseases. Front. Neurol. 8:701.
2-Poroy C. et al. (2018). Optical Coherence Tomography: Is Really a New Biomarker for Alzheimer's Disease? Ann Indian Acad Neurol. 2018 Apr-Jun; 21(2): 119–125.
3- Royer D. J. et al. (2019). Vaccine-induced antibodies target sequestered viral antigens to prevent ocular HSV-1 pathogenesis, preserve vision, and preempt productive neuronal infection. Mucosal Immunol. 2019 May;12(3):827-839.

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