Les marqueurs biologiques des démences. Par Henri Thoannes

Approche diagnostique des démences
dégénératives par l’étude des
marqueurs du LCR
Henri Thoannès et Serge Bakchine CHU REIMS
CMRR de REIMS
Inserm EA 3797
Pourquoi des marqueurs du
LCR dans les démences?
Le diagnostic « in vivo » reste une simple
présomption d’autant plus faible qu’on se trouve
à un stade précoce
La précocité du diagnostic et sa précision
influencent
les choix thérapeutiques (MA vs DCL, MA vs DFT…)
la qualité des essais thérapeutiques (MCI)
Aucun autre marqueur isolé n’est suffisant
(neuropsychologie, imagerie morphologique ou
fonctionnelle…)
Marqueurs du LCR
Le LCR comme « fenêtre sur le cerveau »
Marqueurs disponibles pour la pratique clinique
A β42 : reflet dépôts amyloïdes(PS)
ProtéineTau: indice de mort neuronale
p-Tau (Thr181): formation de DNF
Neuron Spécific Enolase (NSE): index de mort
neuronale rapide
S100B indice de lyse gliale ou activation astrocytaire
Protéine 14.3.3: transduction neurotransmision,
libéré en cas de mort cellulaire rapide
ɑ synucléine P-129 (recherche)
Utilisation dans la démarche diagnostique ?
Cerebrospinal fluid markers for
Alzheimer´s disease
CSF - PHF tau
Neurofibrillary
tangles
CSF - tau ,
β -amyloid deposition /
senile plaques
CSF - Aß(1-42)
Neuronal and
axonal damage
Lewy bodies
CSF - Synuclein
Synaptic degeneration
CSF - Neuromodulin
Synaptic function
CSF- synaptotagmin, CSF-rab3a
TAU : une proteine associee
aux microtubules
Neurone
neurofilaments
microtubules
Transport Axonal
tubuline
Neurone
microtubules
tau
GTP
tubuline
synapse tau P
AXONE
GDP tubuline
tubuline
La deregulation de la phosphorylation
de Tau au cœur de la DNF
Tau
Tau
Phosphorylation
Normale
P
N-ter
P
P
P
P
P
P
Thr 181
Domaines de liaison
P
P
AT270
DNF
P
P
=
Hyper
phosphorylation
+
C-ter
Phosphorylation
Anormale
La deregulation du metabolisme du precurseur du
peptide amyloïde (APP) au coeur de la pathologie
amyloide
Espace
extramembranaire
Membrane
plasmique
NH2
COOH
APP
Cytoplasme
CTFα
α
La pathologie
amyloïde
NH2
APP
β
β-secretase
Aβ
β40
42
Accumulation et agregation
COOH
α-secretase
Voie non
amyloidogene
CTFβ
β
g-secretase
Voie
amyloidogene
Alzheimer
Les marqueurs tissulaires du SNC
Diagnostic de certitude
Analyse neuropathologique donc post-mortem
Depôts amyloïdes
Aβ
β42
+
Degenerescence neurofibrillaire
Tau
MALADIE D ALZHEIMER
Etude du LCR dans les
démences ?
1) démences d’évolution rapide: MCJ
2) démences dégénératives
Diagnostic de Maladie d’Alzheimer
Autres démences: DFT, DCL, DCB… ?
MCJ sporadique
Diagnostic précoce pour mesures d’isolement et
de sécurité, difficile surtout si formes atypiques
Marqueurs utilisables:
Traditionnels: 14.3.3 (± NSE ± S100B)
• Sensibilité spécificité à 92% (Van Everbroeck et al, 2005)
• Apparition tardive (Bakchine et al 2003, Blennow et al 2005)
• NSE-S100B pronostic?
Apport de Tau et rapport Tau/P- tau
• Blennow, 2005: Tau > 1400 pg/ml, Tau/pTau > 25
• Série rémoise: Tau > 1400 pg/ml, Tau/pTau > 30
Autres:codon 129-IRM de diffusion
Protéine 14-3-3 en WB
Codon 129 Met/Met sMCJ par RFLP
Codon 129 Val/Val sMCJ par RFLP
MCJ: valeurs des marqueurs
Moy.
D.S
N
Min.
Max.
5110.9
6408.3
14
1450.0
25945.0
pTAU
56.0
19.5
6
40.0
85.0
tau/pTau
91.1
85.2
6
32.1
260.4
NSE
51.3
48.0
14
6.8
170.5
Tau
• 14.3.3 constamment positive, mais retardée dans 4 cas
• Précocité de l’élévation de Tau par rapport à 14.3.3
Valeur discriminante ?
Tau > 1400 pg/ml
12000
10500
9000
CJD
TAU
7500
MA
6000
4500
3000
1500
0
Observations
Discrimination Tau/pTau
270
240
210
Tau/pTau > 30
CJD
tau/pTAU
180
MA
150
120
90
60
30
0
Observations
Amélioration du pouvoir discriminant
Hulstaert et al. Improved discrimination of AD patients using beta-amyloid(1-42) and tau levels in CSF.
Neurology 1999;52:1555-1562
Diagnostic
Aβ42 (pg/ml)
2000
1500
1000
500
Alzheimer
(n=150)
Controles
(n=100)
Autres (n=84)
0
0
500
1000
1500
Tau (pg/ml)
Analyse discriminante: Ligne Aβ42=240 + 1.18 Tau
Permet de classer correctement 86% des observations
(55% et 65% respectivement pour Aβ42 et Tau isolément)
Amélioration du pouvoir discriminant
Création de l’index IATI (Innotest Amyloid Tau Index)
IATI = Aβ42 / référence relative Aβ42
référence relative = 240 +1.18[Tau]
valeur seuil de 1 ± 0.2
• IATI < 0.8: risque MA (ou dégénérescence)
• IATI > 1.2: zone de sécurité
Apport de l’analyse couplée de P-Tau:
« CSF phosphorylated tau is a possible marker for
discriminating Alzheimer's disease from dementia with Lewy
bodies » Parnetti et al. (Phospho-Tau International Study Group,
Neurol Sci. 2001; 22:77-8)
plus grande spécificité pour la MA
intérêt de l’utilisation couplée IATI/pTau ?
CMRR de REIMS: 277 échantillons consécutifs
Pathologie
ALFT
AUTRE
CJD
DCL
MA
MCI
MPI
CONTROLES
TOTAL
N Dˇtail
57 APP
DS
DFT
PSP
32 Huntigton
Benson
DCB
14
28
65
45 en cours
favorable
dˇfavorable
15
21
277
N
5
2
43
7
12
4
16
23
15
7
MA versus contrôles
240
2400
220
2200
MA
2000
200
Controles
1800
180
1600
160
1400
140
1200
120
1000
100
800
80
600
60
400
40
200
20
MA
Controles
0
0
ABETA
MA
Moy.
Tau
641.7
pTau
83.5
ABeta 347.2
Valeurs en ng/l
PTAU
TAU
DS
429.2
40.5
175.6
N
62
50
64
Min
124.0
23.0
127.0
Max
2309.0
230.0
912.0
ref
< 450
< 60
> 500
Alzheimer: IATI/pTAU
ALZHEIMER
IATI
1.2
Normal
1
Pathologique
Douteux
Totaux
IATI
0.8
Patho
Ptau
Normal Totaux
0
32
6
0
11
1
38
12
0.6
0.4
0.2
0
0
20
40
60
80
100
120 140
PTAU
160
180
200
220
240
Seulement 1 patient MA dans le quadrant supéro-gauche
(aucun IAIT normal >1.2)
0
43
7
50
MA vs Contrôles: IATI/pTau
1.6
1.4
1.2
IATI
1
MA
Controles
0.8
0.6
0.4
0.2
0
0
20
40
60
80
100 120 140 160 180 200 220 240
PTAU
Sur 2O contrôles, 3 sont en dehors du quadrant supéro-gauche
(dont seulement 2 dans le quadrant inféro-droit)
MA versus DCL
2400
240
2200
220
2000
200
DCL
1800
180
MA
1600
160
1400
140
1200
120
1000
100
800
80
600
60
400
40
200
20
0
ABETA
Tau
pTau
ABeta
Valeurs en ng/l
MA
0
TAU
Moy.
344.6
48.1
411.8
DCL
PTAU
DS
219.3
22.1
159.5
N
28
20
28
Min
117.0
20.0
133.0
Max
1047.0
95.0
751.0
MA versus DCL: IATI/p-Tau
DCL
IATI
2
1.8
Pathologique
1.6
Douteux
1.4
Normal
Totaux
IATI
1.2
Patho
pTau
Normal Totaux
4
0
0
8
6
2
4
16
DCL
1
MA
0.8
0.6
0.4
0.2
0
0
20
40
60
80
100
120 140
PTAU
160
180
200
220
240
10% DCL ont un IATI normal
75% des DCL une pTau < 60
12
6
2
20
MA versus ALFT
4000
240
3600
220
3200
ALFT
2800
MA
200
180
ALFT
MA
160
2400
140
2000
120
1600
100
1200
80
60
800
40
400
20
0
TAU
0
ABETA
Tau
pTau
ABeta
Moy.
702.0
66.3
411.7
Valeurs en ng/l
PTAU
DS
N
1360.4 118
38.6
92
184.8 120
Min
77.0
12.0
127.0
Max
13914.0
230.0
912.0
MA vs ALFT
2
1.8
ALFT
Pathologique
1.6
Douteux
1.4
Favorable
Totaux
IATI
1.2
1
Patho
7
0
0
pTau
Normal Totaux
14
21
12
9
7
35
12
9
42
0.8
ALFT
0.6
MA
0.4
0.2
0
0
20
40
60
80
100
120 140
PTAU
160
180
200
220
240
21% des ALFT ont un IATI normal, 17 % une pTau < 60
Groupe ALFT non homogène
2
APP
1.8
DFT
DS
1.6
PSP
1.4
IATI
1.2
1
0.8
0.6
0.4
0.2
0
0
20
40
60
PTAU
80
100
120
100% des PSP sont dans le cadran supéro-gauche
81% des DFT ont pTau <60
MA versus DFT
Marqueurs inefficaces? (Pijnebourg et al Neurology
2004;62(9):1649.
Baisse de Tau chez 34% (Grossman et al, Ann Neurol
2005;57:721-9)
Analyse de différents épitopes (Hampel et al, Dement Geriatr
Cogn Disord, 2004;17:350-4)
pTau(231) bonne séparation MA vs DFT
pTau(181) discrimination MA vs DCL
Le MCI ?
90
1100
Controles
1000
MCInc
80
MCIb
900
MCIm
70
800
60
700
600
50
500
40
Controles
400
MCInc
30
300
MCIb
MCIm
20
200
100
10
ABETA
PTAU
Baisse A Beta et élévation de pTau prédicteurs: Parnetti et al, Mech Ageing Dev.
2005 « Diagnosing prodromal Alzheimer's disease: Role of CSF biochemical
markers ».
Diagnostic différentiel
Blennow et al.Clin Lab Int Oct.2001
Pathologie
hTau total
Tau -181P
Béta-amyloid(1-42)
Sénescence normal
Normal (< 500
pg/ml)
Normal (< 60
pg/ml)
Normal (> 500
pg/ml)
Mal. Alzheimer
modéré
modéré
Dépression
Mal. Parkinson
Démence alcoolique
Dém. fronto-temporale
Dém. Corps Lewy
Mal. Creutzfeldt-Jakob
Acc.Vascul.Cérébral
Dém. vasculaire
N
N
N
N ou faible
N ou faible
transitoire
Data divergentes
N
N
N
N ou faible
N
N
N
N
N ou faible
faible à modéré
N ou
inchangé
inchangé
N
N ou faible
Conclusions
Technique simple
Apport considérable en pratique clinique
Bonne discrimination de la MA
Pour les autres démences,
développement d’autres marqueurs
Combinaison avec IRM ou TEMP (DAT)
Intérêt des analyses protéomiques
(Davidsson et al Mech Ageing Dev 2005)
α-synucléine P-129 en WB
Cortex temporal de DCL : alpha-synuclein P-129
Prélèvement LCR pour marqueurs :
exigence pour qualité des résultats
Tube en polypropylène (n’adsorbe pas marqueurs sur
paroi)
Garder à +4°C en attente d’envoi (<3 heures)
Sinon traité le LCR le plus tôt possible par laboratoire
par centrifugation et envoi surnageant,sinon conservé
à - 80°C en attendant
Transport différé LCR congelé en carboglace
Prélèvement sang pour étude
génétique codon 129 gène du prion
2 tubes de sang total sous anticoagulant EDTA
Garder à +4°C en attente d’envoi (<3 heures)
Feuille de consentement pour étude génétique
Renseignements cliniques
Transport au laboratoire à température ambiante