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Posté par Adrien le Vendredi 19/08/2016 à 00:00
Les mégadonnées et l'émergence de l'Alzheimer
L'étude fait ressortir l'importance de la puissance de calcul pour les futures percées neurologiques

Des chercheurs de l'Institut et hôpital neurologiques de Montréal ont eu recours à un puissant outil pour mieux comprendre la progression de la maladie (La maladie est une altération des fonctions ou de la santé d'un organisme vivant, animal ou végétal.) d'Alzheimer tardive et ont identifié ses premiers signes physiologiques.

Sous la direction d'Alan Evans, professeur de neurologie (La neurologie est la discipline médicale clinique qui étudie l'ensemble des maladies du système nerveux, et en particulier du cerveau. Cette spécialité médicale s'est séparée de la psychiatrie au...), de neurochirurgie (La neurochirurgie est la discipline chirurgicale qui est spécialisée dans le système nerveux central et le système nerveux périphérique. Les chirurgiens qui la pratiquent sont appelés des...) et de génie biomédical au Neuro, les chercheurs ont analysé plus de 7 700 images du cerveau (Le cerveau est le principal organe du système nerveux central des animaux. Le cerveau traite les informations en provenance des sens, contrôle de nombreuses fonctions du corps, dont...) de 1 171 personnes à différents stades de progression de la maladie d'Alzheimer, obtenues à l'aide de diverses techniques, dont la résonance magnétique (IRM) et la tomographie par émission de positons (TEP). Ils ont aussi analysé des échantillons de sang (Le sang est un tissu conjonctif liquide formé de populations cellulaires libres, dont le plasma est la substance fondamentale et est présent chez la plupart des animaux. Un humain adulte est doté...) et de liquide (La phase liquide est un état de la matière. Sous cette forme, la matière est facilement déformable mais difficilement compressible.) cérébrospinal, ainsi que le niveau de cognition des sujets.

Les chercheurs ont constaté que le premier signe physiologique de la maladie d'Alzheimer est une diminution de l'apport de sang au cerveau, contrairement aux connaissances antérieures selon lesquelles une augmentation des protéines amyloïdes était le signe initial décelable. Bien que le rôle des protéines amyloïdes soit indéniable, l'étude montre que des changements dans l'irrigation (L’irrigation est l'opération consistant à apporter artificiellement de l’eau à des végétaux cultivés pour en augmenter la production, et...) sanguine sont le tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) premier signe avant-coureur de l'alzheimer. D'après l'étude, les changements dans la cognition s'amorcent plus tôt qu'on le pensait dans la progression.

La maladie d'Alzheimer tardive est très complexe, mais importante à comprendre. Elle ne résulte pas d'un seul mécanisme neurologique, mais bien de plusieurs mécanismes associés dans le cerveau. Comme il s'agit de la cause la plus répandue de démence chez l'humain, il est crucial de percer les interactions entre ses mécanismes afin de mettre au point (Graphie) des traitements.

Les recherches antérieures sur les mécanismes contribuant à la maladie d'Alzheimer tardive avaient une portée limitée et en donnaient un portrait incomplet. La présente étude, publiée dans Nature Communications le 21 juin, tenait compte des caractéristiques de la concentration d'amyloïdes, du métabolisme du glucose (Le glucose est un aldohexose, principal représentant des oses (sucres). Par convention, il est symbolisé par Glc. Il est directement assimilable par l'organisme.), du débit sanguin cérébral, de l'activité fonctionnelle (En mathématiques, le terme fonctionnelle se réfère à certaines fonctions. Initialement, le terme désignait les fonctions qui en prennent...) et de l'atrophie cérébrale dans 78 régions du cerveau, couvrant l'entièreté de la matière grise.

« L'absence d'une compréhension intégrative de la pathologie (La pathologie, terme provenant du Grec ancien, est littéralement le discours, la rationalité (λογία logos) sur la souffrance...) de la maladie d'Alzheimer tardive, de ses mécanismes multifactoriels, est un obstacle crucial au développement d'agents thérapeutiques efficaces pouvant modifier l'évolution de la maladie », indique Yasser Iturria Medina, boursier postdoctoral à l'INM et premier auteur de l'article.

La trajectoire (La trajectoire est la ligne décrite par n'importe quel point d'un objet en mouvement, et notamment par son centre de gravité.) de chaque facteur biologique a été enregistrée à l'aide des données de chaque patient (Dans le domaine de la médecine, le terme patient désigne couramment une personne recevant une attention médicale ou à qui est prodigué un soin.) sur une période de 30 ans. Ce processus a ensuite été reproduit 500 fois pour améliorer la robustesse des estimations et la stabilité des résultats.

La compilation et l'analyse des données ont exigé des milliers d'heures (L'heure est une unité de mesure  :) et n'auraient pu être possibles sans un logiciel (En informatique, un logiciel est un ensemble d'informations relatives à des traitements effectués automatiquement par un appareil informatique. Y sont inclus...) très perfectionné et des téraoctets d'espace sur disque dur (Un disque dur est une mémoire de masse magnétique utilisée principalement dans les ordinateurs, mais également dans des baladeurs...). Une telle approche guidée par des données à la neurologie devient de plus en plus importante, selon le Pr Evans. « Nous disposons de nombreuses façons d'acquérir des données concernant le cerveau, mais que faire de toutes ces données ? La neurologie continue d'être limitée par notre capacité à donner un sens (SENS (Strategies for Engineered Negligible Senescence) est un projet scientifique qui a pour but l'extension radicale de l'espérance de vie humaine. Par une évolution progressive allant du ralentissement du...) à l'abondance de données recueillies. Les défis mathématiques et statistiques (La statistique est à la fois une science formelle, une méthode et une technique. Elle comprend la collecte, l'analyse, l'interprétation de données ainsi que la présentation de ces...) qui en résultent sont complexes, mais c'est là où réside l'avenir de la recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances...) clinique sur le cerveau », dit-il.

Cette étude accentue aussi l'importance du partage de données entre établissements, c'est-à-dire le modèle de science (La science (latin scientia, « connaissance ») est, d'après le dictionnaire Le Robert, « Ce que l'on sait pour l'avoir appris, ce que l'on tient pour vrai au sens large. L'ensemble de connaissances,...) ouverte. Les données des patients pour l'étude provenaient de l'ADNI (Alzheimer's Disease Neuroimaging Initiative), un partenariat regroupant plus de 30 établissements du Canada et des États-Unis. Sans le partage de données, les connaissances que cette étude ajoute à notre compréhension de la maladie d'Alzheimer tardive seraient encore inconnues. Le Pr Evans signale que son article scientifique (Un scientifique est une personne qui se consacre à l'étude d'une science ou des sciences et qui se consacre à l'étude d'un domaine avec...) n'est qu'un parmi des centaines à se fonder sur l'ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une multitude...) de données de l'ADNI.

« En soi, cela justifie l'ADNI et le partage de données. Rien ne se perd, tout se transforme. Nous tirons parti de données acquises par d'autres et nous les enrichissons des nôtres », souligne-t-il.

Bien que l'étude soit l'une des plus complètes à avoir été publiée à ce jour (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la période entre deux nuits, pendant laquelle les rayons du Soleil éclairent le ciel. Son début (par rapport...) sur la progression de la maladie d'Alzheimer, le Pr Evans aimerait pouvoir approfondir le sujet, non seulement pour enregistrer, mais aussi déterminer les causes de chaque mécanisme. L'exercice pourrait ouvrir la voie à de meilleurs traitements. Il n'est limité que par la quantité de pouvoir informatique (L´informatique - contraction d´information et automatique - est le domaine d'activité scientifique, technique et industriel en rapport avec le traitement automatique de l'information...) que les mégadonnées peuvent fournir.  

Pour le Pr Evans, il s'agit « d'un défi mathématique et informatique qui va au-delà de tout ce que nous avons réalisé jusqu'ici. Notre but est de réaliser une modélisation causale de haut niveau des interactions entre tous les facteurs de la maladie, ce qui exige une énorme puissance (Le mot puissance est employé dans plusieurs domaines avec une signification particulière :) de calcul. À nous d'être prêts avec le logiciel, les algorithmes et les données en attendant l'arrivée du matériel de pointe indispensable ».

« Il nous faut encore plus d'études synthèses guidées par des données, susceptibles de tenir compte de tous les facteurs biologiques possibles en cause, de même que de tirer au clair les interactions directes entre ces facteurs », ajoute M. Medina. « À défaut de quoi, nous ne pouvons rêver de traitements efficaces. Nous continuerions de travailler à l'aveuglette. »

L'étude a bénéficié du soutien financier et opérationnel de la Fondation Neuro Canada, des Instituts de recherche en santé du Canada, de CANARIE, de Calcul Canada, de la Fondation canadienne pour l'innovation et de la bourse Molson de recherche postdoctorale en neuroingénierie de l'Université McGill.

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Source: Université McGill