Une personne développera-t-elle une démence à l’avenir ? Un nouvel algorithme d’IA prédit 15 ans à l’avance !

La démence fait référence à un syndrome de déficience intellectuelle progressive acquise de façon chronique, qui est un terme général pour une large classe de maladies, telles que la maladie d'Alzheimer, la démence frontotemporale, la maladie de Creutzfeldt-Jakob, la démence à corps de Lewy, la démence vasculaire ou la démence due à un traumatisme crânien, etc.

Il peut falloir de nombreuses années pour que la démence se développe, passant de l’absence de symptômes à l’apparition complète. Cliniquement, elle se caractérise par un déclin intellectuel lent, accompagné de divers degrés de changements de personnalité ou de caractère, tels qu’une diminution de l’intérêt et de l’indifférence ; altération de la fonction sociale et comportement enfantin ; instabilité émotionnelle, anxiété, dépression ou irritabilité, etc. En raison de la complexité des causes de la démence et du fait que la cause de la démence causée par la neuropathie n'a pas encore été découverte, des médicaments spécifiques contre la démence n'ont pas encore été développés. Actuellement, le traitement clinique ne peut se concentrer que sur l’amélioration de la cognition et le traitement symptomatique, complétés par des soins quotidiens et des méthodes de réadaptation.

Comme il n’existe pas de médicament approprié, il devient très important de déterminer correctement si une personne souffrira de démence à l’avenir. Grâce au développement de la technologie de séquençage, les biomarqueurs sanguins pourraient constituer un meilleur outil pour le dépistage précoce de la démence.

Récemment, l'équipe de recherche du professeur Yu Jintai du département de neurologie de l'hôpital Huashan affilié à l'université de Fudan, et l'équipe du professeur Feng Jianfeng/chercheur Cheng Wei de l'institut des sciences et technologies de l'intelligence inspirée du cerveau de l'université de Fudan ont publié un article de recherche intitulé « Les profils protéomiques plasmatiques prédisent la future démence chez les adultes en bonne santé » dans la revue Nature Aging.

En utilisant une analyse protéomique à grande échelle et des algorithmes d’intelligence artificielle, l’équipe de recherche a découvert que quatre protéines plasmatiques, GFAP, NEFL, GDF15 et LTBP2, sont les protéines les plus liées à la maladie et les plus à risque dans différents types de démence. Sur la base de ces quatre protéines, il pourrait être possible de prédire l’apparition de la démence 15 ans à l’avance.

L'équipe de recherche a obtenu des données d'échantillons sanguins de 52 645 adultes de la UK Biobank, dont 1 417 adultes ont reçu un diagnostic de démence 14 ans après le prélèvement, y compris la démence toutes causes confondues (ACD), la maladie d'Alzheimer (AD) et la démence vasculaire (démence vasculaire, VaD).

Dans ces échantillons de données, l'équipe de recherche a comparé un total de 1 463 protéines plasmatiques et a constaté de manière préliminaire (Figure 1, modèle 1) qu'il y avait 186 protéines plasmatiques fortement corrélées à l'ACD, 16 protéines plasmatiques fortement corrélées à la MA et 139 protéines plasmatiques fortement corrélées à la VaD. En tenant compte des interactions et des effets synergiques entre les protéines, l’équipe de recherche a mené une analyse plus approfondie et a constaté (Figure 1, modèle 2) que GFAP, NEFL, LTBP2 et GDF15 étaient significativement corrélés dans les trois types de démence.

Figure 1 Analyse de corrélation entre les protéines plasmatiques et la démence

La découverte de ces protéines à risque fournit à l’équipe de recherche un outil pour prédire la probabilité de développer une démence . Par exemple, l’équipe de recherche a constaté que les adultes ayant des niveaux plus élevés de GFAP dans leur plasma étaient 2,91 fois plus susceptibles de développer la maladie d’Alzheimer que les adultes ayant des niveaux de GFAP au départ (Figure 2).

La protéine GFAP est principalement exprimée dans les astrocytes du cerveau et est un type de protéine qui leur fournit un support structurel. Dans des études précédentes, il a souvent été utilisé comme marqueur des astrocytes, et de plus en plus d’études ont montré qu’il peut être utilisé comme biomarqueur de la maladie d’Alzheimer.

Figure 2 La protéine GFAP prédit le risque de diagnostic clinique de la maladie d'Alzheimer

Plus important encore, l’équipe de recherche a découvert que ces protéines à risque étaient déjà au-dessus des niveaux normaux 15 ans avant le diagnostic de démence. En particulier dans la prédiction de la maladie d'Alzheimer, GFAP, GDF15 et NEFL ont montré des différences significatives par rapport aux valeurs normales (Figure 3). Cela signifie également que grâce à ces protéines, l’apparition de la démence peut être prédite plus de dix ans à l’avance, permettant ainsi un dépistage et une intervention précoces de la démence, contribuant à atténuer, voire à prévenir, les symptômes des patients.

Fig. 3 La trajectoire des niveaux de protéines plasmatiques GFAP au fil du temps avant le diagnostic de la maladie d'Alzheimer. Ligne rouge : groupe de diagnostic de la MA ; ligne bleue : groupe témoin normal

Dans l’ensemble, l’équipe de recherche a démontré le potentiel du GFAP, du NEFL et du GDF15 pour prédire le risque de démence plus d’une décennie à l’avance et a souligné l’importance du GFAP. L’avantage du GFAP est qu’il possède une forte spécificité pour le diagnostic de la démence précoce. Plusieurs études ont rapporté son augmentation dans le plasma, et pour d’autres maladies neurodégénératives non démentielles, le niveau de GFAP dans le plasma a toujours été maintenu autour des valeurs normales. L’inconvénient est que le GFAP ne peut pas faire la différence entre la démence d’Alzheimer et la démence non liée à la maladie d’Alzheimer.

L'équipe de recherche a utilisé de manière innovante une analyse de stratégie protéomique basée sur les données, combinée à la plus grande cohorte de recherche à ce jour et à 14 ans de données de suivi, pour découvrir d'importants biomarqueurs de protéines plasmatiques permettant de prédire la démence. L'équipe de recherche a non seulement fortement soutenu l'importance de GFAP, NEFL et GDF15 dans la prédiction de la démence, mais a également découvert un nouveau biomarqueur - LTBP2. Cela a des implications importantes pour le dépistage des personnes à haut risque de démence et pour l’intervention précoce.

Il est entendu que certaines institutions médicales chargées des examens physiques ont contacté l’équipe de recherche pour explorer la possibilité d’ajouter des tests pertinents aux éléments d’examen physique. Si tout se passe bien, on s’attend à ce qu’ils puissent être appliqués à des tests cliniques dans six mois pour dépister les personnes à haut risque de démence.

Dans l’étape suivante, l’équipe procédera à la collecte et à la validation croisée des données sur la cohorte à risque de personnes atteintes de démences telles que la maladie d’Alzheimer dans mon pays, corrigera les données pertinentes en fonction du niveau de base de la cohorte de population chinoise et développera le modèle de données le plus approprié pour prédire la maladie d’Alzheimer et d’autres démences pour la cohorte de population chinoise.

Références :

[1] Guo Y, You J, Zhang Y, Liu WS, Huang YY, Zhang YR, Zhang W, Dong Q, Feng JF, Cheng W, Yu JT. Les profils protéomiques plasmatiques prédisent la démence future chez les adultes en bonne santé. Vieillissement naturel. 2024 févr.;4(2):247-260. est ce que je: 10.1038/s43587-023-00565-0. Epub 12 février 2024. PMID : 38347190.