Functional neuroimaging identifies a cross-species biomarker for treatment monitoring in Angelman syndrome

Imaginez le cerveau comme une ville bouillonnante où des milliards de petits messagers (des neurones) envoient constamment des signaux pour que tout fonctionne. Parfois, le réseau électrique de la ville devient un peu défaillant. Dans une condition appelée syndrome d'Angelman, un « manuel d'instructions » spécifique pour la gestion de l'énergie du cerveau est manquant. Cela conduit à une ville qui est un peu trop bruyante, avec des signaux qui s'activent en rafales chaotiques, provoquant de graves retards de développement, des problèmes de mouvement et une absence de parole. Pendant longtemps, les médecins ont cherché un moyen fiable de mesurer à quel point cette ville est « défaillante », surtout pour voir si de nouveaux médicaments corrigent le problème. La méthode habituelle pour écouter le bourdonnement de la ville est l'EEG, qui utilise des électrodes collantes sur le cuir chevelu pour capter les étincelles électriques. Mais pour beaucoup de personnes atteintes du syndrome d'Angelman, rester immobile assez longtemps pour que ces électrodes fonctionnent est incroyablement difficile, et le bruit électrique change à mesure qu'elles vieillissent, ce qui rend difficile le suivi des progrès dans le temps. Les scientifiques avaient besoin d'un nouveau moyen de « voir » l'activité du cerveau qui soit doux, facile à utiliser et qui fonctionne de la même manière, que le sujet soit une souris ou un humain.

C'est ici qu'une équipe de chercheurs est intervenue avec une idée ingénieuse : au lieu d'écouter l'électricité, regardons le flux sanguin. Pensez au cerveau comme à un restaurant très fréquenté ; quand les chefs (les neurones) commencent à cuisiner avec ardeur, ils ont besoin de plus de carburant, donc les serveurs apportent plus de sang à la cuisine. En mesurant ce flux de sang, les scientifiques peuvent savoir à quel point le cerveau travaille dur. Dans cette étude, l'équipe a utilisé deux « caméras » différentes pour observer ce flux sanguin. D'abord, ils ont observé des souris atteintes du syndrome d'Angelman à l'aide d'une caméra spéciale à base de lumière capable de voir de minuscules changements de couleur du sang à la surface du cerveau. Ensuite, ils ont pris une caméra portable similaire, appelée fNIRS (spectroscopie proche infrarouge fonctionnelle), et l'ont utilisée sur de vraies personnes atteintes du syndrome d'Angelman. L'objectif était de voir si le « flux de sang » ressemblait à la fois chez les souris et chez les humains, et si la réparation du manuel d'instructions manquant chez les souris calmait ce flux.

Les chercheurs ont découvert que le flux sanguin cérébral dans le syndrome d'Angelman est comme une alarme incendie dont le volume est bloqué sur « élevé ». Chez les souris comme chez les humains, lorsqu'ils étaient soumis à un stimulus visuel (comme un motif clignotant), leurs cerveaux envoyaient une vague de sang beaucoup plus grande et plus chaotique que d'habitude. Ce n'était pas seulement un peu plus fort ; c'était un signal amplifié et distinct qui restait le même, que le sujet soit une jeune souris, une souris adulte, un enfant ou un adulte humain. Ce « super-flux » de sang était si constant que l'équipe a pu l'utiliser pour faire la différence entre un cerveau sain et un cerveau atteint d'Angelman avec une précision très élevée, même meilleure qu'en observant simplement le comportement.

Mais la partie la plus excitante est ce qui s'est passé lorsqu'ils ont essayé de régler le problème. Chez les souris, les scientifiques ont utilisé deux traitements différents pour restaurer le manuel d'instructions manquant. L'un des traitements était comme un camion de livraison de gènes qui dépose les pièces manquantes, et l'autre était un « effaceur » moléculaire qui élimine le blocage empêchant le cerveau de fabriquer ses propres pièces. Lorsqu'ils ont fait cela, le « super-flux » de sang dans le cerveau des souris ne s'est pas seulement un peu calmé ; il est revenu à des niveaux normaux. Plus le manuel d'instructions du cerveau était restauré, plus le flux sanguin se calmait, et mieux les souris se déplaçaient. Cela a prouvé que ce signal de flux sanguin n'est pas seulement un symptôme aléatoire, mais une réflexion directe de la maladie et un indicateur sensible de l'efficacité d'un traitement.

Lorsqu'ils ont porté leur attention sur les humains, ils ont été confrontés à un défi de taille : les personnes atteintes du syndrome d'Angelman bougent souvent beaucoup, ce qui ruine habituellement les scanners cérébraux. Cependant, l'équipe a développé une méthode spéciale pour nettoyer les données, et cela a fonctionné. Ils ont découvert que les personnes atteintes du syndrome d'Angelman présentaient exactement le même schéma de « super-flux » que les souris. Même si les personnes étaient d'âges différents et présentaient différents types de la pathologie, le flux sanguin amplifié demeurait une caractéristique stable. Cela suggère que cette mesure du flux sanguin est un biomarqueur « trans-espèces » fiable. Cela signifie que les scientifiques peuvent tester un nouveau médicament sur des souris, voir si le flux sanguin se calme, et être certains que la même mesure fonctionnera chez les humains pour voir si le médicament aide.

En résumé, ce document suggère que l'observation du flux sanguin cérébral est un outil puissant. Il agit comme un traducteur universel, parlant la même langue chez les souris et les humains. Il montre que le cerveau dans le syndrome d'Angelman est dans un état d'hyperexcitabilité qui peut être mesuré et, plus important encore, qu'il peut être utilisé pour suivre si les traitements corrigent avec succès la cause profonde du problème. Bien que l'étude ne prétende pas avoir guéri le syndrome d'Angelman, elle offre une nouvelle façon très prometteuse et non invasive de surveiller si les futures thérapies fonctionnent réellement, accélérant potentiellement le voyage vers des traitements efficaces.