Différences dans le protéome de l'angiopathie amyloïde cérébrale dans la maladie d'Alzheimer et le trouble cognitif léger

La cérébral angiopathie amyloïde (CAA) est une maladie provoquée par le dépôt de la protéine β-amyloïde (amyloid-beta, Aβ) dans les vaisseaux cérébraux. Elle est fréquente chez les personnes âgées et presque tous les patients atteints de la maladie d’Alzheimer (Alzheimer’s disease, AD), mais peut également se produire indépendamment des autres pathologies associées à l’AD. La présence et la gravité de la CAA favorisent l’évolution des symptômes cliniques de l’AD et sont également liées à un déclin cognitif plus rapide chez les sujets âgés normaux. La survenue de la CAA peut causer un déclin cognitif en favorisant directement l’hypoxie et les dommages neuronaux, ou indirectement en favorisant la pathologie de la protéine tau. De plus, la CAA est associée aux principales complications de l’hémorragie cérébrale et de l’immunothérapie anti-AD, notamment les anomalies d’imagerie cérébrale liées à l’amyloïde (amyloid-related brain imaging abnormalities, ARIA).

Bien que certaines composantes des mécanismes de développement de la CAA aient été révélées, les mécanismes de base de la pathogénie restent incomplets. Habituellement, le dépôt de l’Aβ dans la CAA se distribue de manière hélicoïdale, apparaissant dans un motif tacheté caractéristique, principalement dans l’adventice des artérioles plus grandes, plutôt que dans la média, et concerne principalement l’Aβ40 plus soluble au lieu de l’Aβ42. Pour mieux comprendre les mécanismes moléculaires de la CAA, cette étude utilise la technique de microdissection par capture laser (laser capture microdissection, LCM) pour obtenir des vaisseaux positifs à la CAA (CAA(+)) et négatifs à la CAA (CAA(-)) à partir de tissus cérébraux disséqués pour effectuer une analyse protéomique, afin d’identifier les protéines sélectivement enrichies dans les vaisseaux CAA(+) et de les comparer avec les protéomes CAA de la MCI (déficience cognitive légère) et des stades avancés de l’AD.

Source de l’étude

Cet article a été rédigé par Dominique Leitner, Tomas Kavanagh, Evgeny Kanshin et autres, en collaboration avec Rush University et NYU Grossman School of Medicine, et publié dans la revue Acta Neuropathologica en 2024. La recherche a été acceptée le 4 avril 2024, révisée le 11 juillet 2024 et acceptée le 12 juillet 2024.

Processus de recherche

Conception de l’étude et méthodes expérimentales

Collecte et classification des échantillons

Les tissus cérébraux de l’étude ont été obtenus avec l’approbation du comité d’éthique (IRB) de NYU Grossman School of Medicine et de Rush University. Les échantillons proviennent des cohortes de l’étude des ordres religieux (religious orders study, ROS) et du projet mémoire et vieillissement (memory and aging project, MAP). Les échantillons comprennent un groupe témoin apparié par âge (10 cas), un groupe MCI (4 cas) et un groupe AD (6 cas), stratisés par une combinaison de critères cliniques et neuropathologiques.

Microdissection par capture laser (LCM)

Des coupes de 8 microns d’épaisseur des tissus fixés au formol-et inclus dans la paraffine (FFPE) ont été obtenues et des vaisseaux CAA(+) et CAA(-) ont été capturés des tissus cérébraux des cas témoins, MCI et AD à l’aide de la technique LCM. Tous les échantillons ont été colorés par immunohistochimie avec l’anticorps 4G8 pour détecter la protéine Aβ, formant des régions claires de vaisseaux CAA(+) et CAA(-), puis les vaisseaux ont été séparés par microdissection pour une analyse ultérieure en spectrométrie de masse.

Spectrométrie de masse quantitative sans marquage (LFQ-MS)

Tous les échantillons ont été extraits, digérés et séparés, puis analysés par spectrométrie de masse quantitative sans marquage pour identifier et quantifier les protéines. Les données spectrométriques ont été analysées à l’aide du logiciel Spectronaut et comparées à la base de données de référence UniProt de Homo sapiens afin d’identifier et de quantifier les protéines des échantillons. Les analyses de données ont été effectuées avec les logiciels Perseus, l’environnement R et GraphPad Prism.

Résultats de l’étude

Analyse de l’expression des protéines

L’étude a détecté un total de 2026 protéines et a trouvé 257 protéines enrichies dans les vaisseaux CAA(+) du MCI et 289 protéines dans les vaisseaux CAA(+) de l’AD. L’analyse en composantes principales (PCA) a montré une séparation significative entre les échantillons de vaisseaux CAA(+) et CAA(-), avec des tendances d’enrichissement et de réduction des protéines similaires dans les vaisseaux CAA(+) des cas de MCI et d’AD.

Protéines de la matrice et ribonucléoprotéines

Dans les deux groupes de cas, les protéines enrichies étaient particulièrement associées à la matrice extracellulaire contenant du collagène, tandis que les protéines associées aux complexes de ribonucléoprotéines étaient significativement réduites. Les protéines clés de la barrière hémato-encéphalique (BBB) étaient significativement réduites dans les vaisseaux CAA(+).

Marqueurs de types de vaisseaux

Dans les vaisseaux CAA(+), les protéines marqueurs des capillaires telles que BSG, SLC7A5 et SLC3A2 étaient réduites, tandis que la protéine marqueur des veines PTGDS était augmentée. De plus, les protéines de la famille des collagènes étaient significativement augmentées dans les vaisseaux CAA(+) des cas de MCI et d’AD, suggérant que le remodelage de la matrice vasculaire pourrait être lié à la dysfonction vasculaire.

Comparaison par diagramme de Venn et validation

En comparant les protéomes de la CAA avec les données protéomiques de plaques amyloïdes publiées, l’étude a trouvé que la plupart des protéines étaient enrichies dans la CAA et les plaques, mais une partie était plus significative dans la CAA. SEMA3G a été confirmé comme un marqueur spécifique de la CAA.

Conclusion

Cette étude évalue pour la première fois les protéomes des vaisseaux CAA(+) et des vaisseaux adjacents CAA(-), et les évalue chez les cas de MCI, révélant des changements protéiques liés au remodelage de la matrice vasculaire, aux défauts de traduction des protéines et à la destruction de la BBB. Ces changements peuvent conduire à une dysfonction vasculaire et guider les futures recherches mécanistiques, traitements et études de biomarqueurs. En particulier, la découverte de SEMA3G peut fournir un biomarqueur potentiel pour le diagnostic de la CAA et l’évaluation du risque de l’ARIA chez les patients soumis à une immunothérapie.

Points forts

1. Analyse pour la première fois des protéomes des vaisseaux CAA(+) et CAA(-) : Les études précédentes n’ont pas séparé les vaisseaux CAA(+) des vaisseaux adjacents CAA(-), l’innovation méthodologique de cette étude améliore grandement la compréhension des protéines uniques à la CAA.
2. Analyse dans les cas de MCI : Cette étude évalue non seulement les changements protéiques dans les stades avancés de l’AD, mais examine aussi pour la première fois les vaisseaux des patients MCI, fournissant des indices importants pour la détection précoce des pathologies de la protéine tau et des vaisseaux.
3. Validation de SEMA3G : La validation de SEMA3G en tant que marqueur spécifique de la CAA offre un outil important pour le diagnostic futur de la CAA.

Cette recherche offre une nouvelle perspective pour comprendre la pathologie vasculaire dans la CAA et l’AD, et pourrait promouvoir le développement futur dans ce domaine.