Métabolisme énergétique cérébral et sommeil chez les adultes

La maladie d'Alzheimer (MA) progresse rapidement dans la population âgée et les changements physiopathologiques dans le cerveau commencent au moins 1 à 2 décennies avant l'apparition de la maladie. Au cours de cette période de progression lente, les individus peuvent remarquer des changements subtils dans la mémoire et ce sous-ensemble de la population est appelé déficience cognitive légère (MCI). Le MCI est un stade préclinique de la maladie d'Alzheimer (MA) dans lequel les individus ont des problèmes de mémoire mais sont fonctionnellement indépendants et n'ont pas encore reçu de diagnostic clinique de démence. De nouvelles modalités d'identification potentielle de la progression de la maladie comprennent différents biomarqueurs, des technologies de pointe telles que le suivi du sommeil et la spectroscopie par résonance magnétique (SRM) peuvent fournir des outils supplémentaires essentiels pour faciliter la détection précoce de la maladie, ce qui peut permettre pour une intervention plus précoce et fournir une jauge potentielle pour une réponse au traitement.

Le premier objectif de ce projet de recherche vise à comprendre les variations de l'énergie cérébrale et des métabolites phospholipidiques mesurés par spectroscopie par résonance magnétique à 7 Tesla dans trois groupes : adultes en bonne santé cognitive, MCI et AD. Le cerveau a besoin de beaucoup d'énergie sous forme d'adénosine triphosphate (ATP) pour soutenir l'activité neuronale, et il possède une riche source de phospholipides pour maintenir les fonctions biologiques. Par conséquent, des anomalies dans le mécanisme de l'apport d'énergie et des phospholipides peuvent affecter un large éventail de fonctions dans les cellules neuronales. La littérature antérieure utilisant la TEP au 18FDG a montré des altérations du métabolisme cérébral du glucose associées à un déclin cognitif du MCI avant même que l'individu ne présente un dysfonctionnement cognitif cliniquement apparent. Ainsi, la mesure du rapport des métabolites énergétiques ATP-à-PCr (ATP/PCr) et Pi-à-PCr (Pi/PCr) offre une voie prometteuse pour prédire l'état actif du cerveau au repos.

De plus, les niveaux de phospholipides commencent à diminuer à l'âge de vingt (20) ans, et un déclin plus prononcé est observé après l'âge de 80 ans. Ainsi, les cerveaux vieillissants et malades sont plus sensibles aux changements dans les niveaux de métabolites des phospholipides qui peuvent conduire à des troubles neurodégénératifs. Deux classes de métabolites phospholipidiques qui peuvent être étudiées à l'aide de la SRM 31P sont les phosphomonoesters (PME) et la phosphodiestérase (PDE). Les PME sont les éléments constitutifs essentiels de la synthèse de la membrane cellulaire/neuronale, tandis que les PDE sont les métabolites de la dégradation de la membrane des phospholipides cellulaires/neuronaux. Un rapport plus élevé de PME à PDE peut donc se traduire par une amélioration de la santé cérébrale conduisant à la neurogenèse, l'inverse suggérant une neurodégénérescence. Ainsi, 31P MRS a ouvert une fenêtre pour mesurer divers métabolites neurochimiques de manière non invasive, ce qui pourrait fournir des informations détaillées sur d'importants métabolites de phosphate à haute énergie, ainsi que sur les métabolites de phospholipides en temps réel. Le scanner IRM à champ magnétique ultra-élevé 7T, qui est désormais de plus en plus accessible dans le monde entier et permet une mesure BEM rapide et précise, peut fournir une approche complète pour aider au diagnostic du processus neurodégénératif des adultes cognitivement normaux au MCI et à la MA et également surveiller le traitement réponses aux nouveaux médicaments.

Deuxièmement, la perturbation des habitudes de sommeil peut avoir un impact sur le métabolisme énergétique du cerveau en modifiant le rapport entre l'énergie cérébrale et les métabolites phospholipidiques, provoquant ainsi une altération des fonctions cognitives cérébrales. Le vieillissement est un modérateur important de la qualité du sommeil et peut affecter le sommeil à ondes lentes non REM (SWS), qui facilite l'élimination des matières toxiques comme la protéine amyloïde. Un sommeil stable aide à restaurer les réponses neurobiologiques et neurophysiologiques concernant les besoins énergétiques ayant un impact sur les changements dans la concentration de l'énergie cérébrale et le métabolisme des phospholipides. Actuellement, les données manquent concernant la relation entre le sommeil, les besoins énergétiques du cerveau et son effet sur la performance des domaines cognitifs pour le vieillissement en bonne santé, le MCI et la MA.

Troisièmement, BEM est régulé par des gènes spécifiques qui soutiennent les besoins énergétiques continus de l'activité électrique du cerveau. Par conséquent, dans cette recherche, nous nous intéressons à l'étude de l'effet de deux gènes APOE ε4 et ABCA7 sur l'énergie cérébrale et les métabolites des phospholipides dans les trois groupes. Il est essentiel de comprendre cette connexion car les gènes régulent la synthèse des protéines/enzymes appropriées comme la protéine de transport ABCA7 pour le métabolisme du glucose conduisant à la production d'énergie.

Enfin, sur la base d'une « hypothèse d'amélioration du sommeil d'abord », une intervention dentaire (MyTAP ; thérapie par appareil buccal de traction médiane (OA)) sera proposée aux participants présentant des paramètres de sommeil anormaux et d'obstruction des voies respiratoires supérieures. Il a été démontré que la réponse thérapeutique visant à atténuer l'obstruction des voies respiratoires supérieures pendant le sommeil en utilisant la pression positive continue (PPC) améliore également le fonctionnement cognitif chez les patients atteints de MA et atteints d'AOS. Dans la plupart des cas, l'obstruction des voies respiratoires supérieures peut également être corrigée de manière aiguë à l'aide d'un simple appareil buccal de conception de traction médiane ajusté, cliniquement prouvé et approuvé par la FDA pour restaurer la qualité du sommeil et éventuellement améliorer la cognition et «normaliser» le BEM. Il n'existe actuellement aucun rapport sur l'efficacité de la thérapie par appareil buccal pour améliorer la somnolence diurne, les mesures objectives du sommeil et la fonction cognitive chez les patients atteints de MCI ou de MA. Le MyTAP est similaire à d'autres appareils buccaux de conception à traction médiane qui sont utilisés en clinique depuis plus de 20 ans sans aucun effet indésirable grave dans le traitement des patients souffrant de ronflement primaire à l'apnée du sommeil sévère. L'appareil buccal MyTAP sera utilisé conformément à ses indications d'utilisation. et étiquetage approuvé par la FDA. La sécurité et l'efficacité de l'appareil buccal de traction médiane ont déjà été publiées. Conformément à l'étiquette approuvée par la FDA, la famille de dispositifs intra-oraux MyTAP® OA est destinée au traitement du ronflement nocturne et de l'apnée obstructive du sommeil légère à modérée chez les patients âgés de 18 ans ou plus.

L'étude se conclura en deux phases. Au cours de la phase 1, le participant éligible effectuera un ensemble de tests neurocognitifs, de collecte d'échantillons génétiques, d'évaluation du sommeil et d'analyse MRS. Si le participant est intéressé par une intervention dentaire, il passera à la phase 2. Dans la phase 2 de l'étude, les sujets termineront l'intervention dentaire pendant trois mois, suivie de tests neurocognitifs et d'une évaluation du sommeil.