Maladie d'Alzheimer - Définition

Les mécanismes cellulaires à la base de la dégénérescence neuronale

Il existe deux niveaux de mécanismes : intra- et extracellulaires.
Dans les deux niveaux, il y a une accumulation de protéines qui entraîne un dysfonctionnement de la cellule. Dans les mécanismes intracellulaires, cette accumulation s'appelle neurofibrilles. Dans les mécanismes extracellulaires, elle s'appelle plaques amyloïdes.

Le milieu intracellulaire

Dans les microtubules, les protéines Tau se positionnent perpendiculairement à l'axone en assurant la rigidité des microtubules et un bon transport axonal.

Normalement, des protéines Tau se détachent périodiquement des microtubules, mais sont remplacées et rapidement dégradées chez le sujet sain.
La maladie d'Alzheimer est caractérisée par des protéines Tau se détachant des microtubules, et tombant dans le milieu intracellulaire. Elles ne sont pas toutes dégradées et vont donc s'agréger. C'est cela qui va former les neurofibrilles. Trop de neurofibrilles bloquent le fonctionnement du neurone et ne permettent pas le bon transport axonal. Les neurofibrilles compriment le neurone et provoquent une mort neuronale.

Il existe plusieurs explications au détachement des protéines Tau :

• La phosphorylation : c'est ce qui permet la fonctionnalité de la protéine. La protéine Tau est très peu phosphorylée et lorsqu'elle est très phosphorylée, elle ne peut pas s'attacher aux microtubules. Ce sont donc les protéines qui se détachent et s'accumulent en formant des neurofibrilles. Dans cette explication, la cause de l'augmentation de la phosphorylation est inconnue.
• Une hypothèse avance que les radicaux libres, dus à la présence de la bêta amyloïde, détériorent la paroi membranaire des axones et laissent ainsi pénétrer des ions calcium et des fragments de bêta amyloïde qui vont ainsi sur-activer les map kinases chargées de contrôler la phosphorylation des protéines Tau. Ces protéines vont donc recevoir 5 à 9 groupements de phosphates, au lieu de 2 à 3, et leur schéma de construction va changer. Les protéines Tau, qui renforcent les microtubules chargées de former le cyto-squelette des axones, vont s'agglomérer en forme hélicoïdale double (neurofibrille) et donner à l'axone la forme en spirale typique que l'on rencontre dans le cas de la dégénérescence neurofibrillaire de la MA. L'axone ne va plus fonctionner et cela va contribuer au mécanisme d'apoptose cellulaire jusqu'à la mort du neurone.
• Les coupures protéolytiques des protéines Tau, qui sembleraient intervenir de façon précoce et seraient un événement concomitant à l'hyperphosphorylation de ces protéines.
• Les facteurs génétiques : comme pour toutes les protéines, il existe un gène qui code la protéine Tau. Le gène peut avoir sept allèles différents. Ces sept allèles peuvent être classés en deux catégories :
  • ceux à trois motifs R ;
  • ceux à quatre motifs R.

Les protéines Tau qui proviennent des allèles à trois motifs R ont une fixation moins importante que les protéines qui proviennent des allèles à quatre motifs.

Dans le corps neuronal proprement dit, la membrane étant abîmée par les radicaux libres, les ions calcium et des fragments bêta amyloïde (AB) vont également pénétrer et activer les phospho kinases a calcium (pkc) dont le rôle est d'éliminer la membrane neuronale abîmée. Le PKC suractivé va éliminer des portions de membrane saines et accélérer le processus de destruction. Les radicaux libres et les fragments d'AB vont pénétrer en surnombre dans le corps du neurone, affecter son fonctionnement et contribuer à l'apoptose (mort cellulaire programmée).

Le milieu extracellulaire

Dans le milieu extracellulaire, la protéine mise en jeu est la protéine amyloïde. C'est une protéine membranaire (située sur la membrane de la cellule). Cette protéine se détache de la membrane, et entre dans le milieu extracellulaire. Elle est ensuite récupérée puis dégradée.

Chez les patients atteints de la maladie d'Alzheimer, cette dégradation n'est pas totale et un fragment, appelé β-amyloïde, reste et ne peut être dégradé. Ces fragments finissent par s'agréger et par former des plaques amyloïdes. En s'accumulant dans le milieu extracellulaire, ces plaques compriment les neurones. C'est ce phénomène qui entraîne un dysfonctionnement, qui peut être suivi de la mort neuronale.

En outre, ces plaques séniles vont libérer un peroxyde de formule H₂O₂. La liaison entre les deux atomes d'oxygène étant très faible, elle va rapidement se cliver. On obtiendra alors deux molécules OH^°, appelées radicaux libres. Les radicaux libres ne respectent pas la règle de l'octet, ils sont donc instables. Ils vont chercher à coupler leur électron libre. Pour ce faire, ils vont arracher un atome d'hydrogène à la membrane du neurone (composée de molécules carbonées présentant de nombreux atomes d'hydrogène). La membrane "trouée" va donc laisser pénétrer d'autres radicaux libres qui s'attaqueront à l'ADN du neurone, entraînant la destruction des fonctions de la cellule privée d'information génétique.

La cause de l'accumulation apparaît aussi avec le vieillissement normal, mais l'accumulation à la base de l'Alzheimer est peu connue.

Le seul facteur est un facteur génétique. Cela concerne une autre protéine qui agirait avec ce processus de formation des plaques amyloïdes. Elle s'appelle l’apolipoprotéine E. cette protéine dépend d’un allèle qui peut être de trois sortes : E2, E3 et E4.
Les allèles E2 et E3 sont spécifiques de l’espèce humaine. Ils proviennent d’une mutation du gène E4. L’allèle le plus répandu est l’allèle E3 (70%), suivi de l’allèle E4 (20%) puis de l’allèle E2 (10%).
L’allèle E4 est associé à la formation des plaques amyloïdes. Cet allèle permettrait l’inhibition de la croissance neuritique (formation des axones et des dendrites). Cette croissance permet la plasticité neuronale. Ce phénomène est très important pour le fonctionnement du système nerveux central. L’allèle E4 est par conséquent associé aux maladies du dysfonctionnement neuronal. L’allèle E3 favorise la plasticité neuronale, mais pas autant que l’allèle E2. C'est pour cette raison que l’allèle E2 est associé à la longévité.

L'apparition de la maladie

Afin d'étudier l'apparition de la maladie, des souris transgéniques (génétiquement modifiées) sont utilisées. Chez certaines souris, le gène codant la protéine Tau est muté. Chez d'autres, c'est le gène codant la protéine amyloïde qui est muté. Certaines souris vont subir des mutations sur les deux gènes.

Les souris ayant eu une mutation sur le gène codant la protéine Tau montrent une apparition de la maladie peu prononcée. Les souris ayant eu une mutation sur le gène codant la protéine amyloïde se comportent comme des souris saines. Les souris ayant subi des mutations sur les deux gènes montrent une maladie exacerbée, bien définie.

Cela ne se passe pas obligatoirement de façon identique chez l'homme, mais cela montre que les plaques amyloïdes potentialisent l'apparition de la maladie. Les neurofibrilles apparaissent dans un premier temps, et, lorsque les plaques amyloïdes apparaissent, la maladie se déclenche. Il est certain que chez l'homme, le processus pathologique se développe bien avant que les premiers signes cliniques n'apparaissent.