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1
Les nouveaux marqueurs de la SLA
PF Pradat
Institut Cerveau et Moelle Epinière, Hopital de la Pitié-Salpétrière, Paris
18/06/2010
2
Marqueurs radiologiques de la SLA
3
IRM conventionnelle
• Diagnostic différentiel
• Signes directs de dégénérescence du MNC
4
T2
Flair
Ruban en hyposignal dans le cortex moteur
5
Atrophie corticale avec élargissement du sillon central
6
Hypersignal du faisceau pyramidal
T2, densité de proton, FLAIR
7
Anomalies IRM dans la SLA
– Non sensibles
• Minorité des patients (5-20 %)
• Tardives
• Détectés chez des patients avec des signes cliniques centraux
– Non spécifiques
– Non quantitatifs : dépendent de l’observation
8
Spectroscopie RMN
• Quantitative
• N-acetylaspartate (NAA) est un marqueur neuronal
9
SLA Contrôles
NAA dans le cortex moteur
NAA , NAA/Cr, NAA/Cho
10
Un outil diagnostique ?
Chevauchement entre patients et contrôles
NAA/Cr
Kalra et al, Arch Neurol, 2006
Ct ALS
11
L’utilisation combinée d’un marqueur de gliose pourrait augmenter la fiabilité
Kalra et al, Arch Neurol, 2006
• Dégénerescence motoneuronale est associée à une gliose
• Myo-inositol: marqueur spectroscopique des cellules gliales
12
Kalra et al, Arch Neurol, 2006
Ct ALS
Cortex moteur
NAA/CrNAA/Cr Ins/Cr NAA/Ins
13
Marqueur de sévérité ?
• NAA corrèle avec le test du finger-tapping (Rooney,
Neurology, 1998)
• NAA corrèle avec échelles fonctionnelles
– ALS Severity Scale (Ellis, 1998)
– Norris score (Abe, 2001)
14
Correlation avec survie
Kalra, J Neurosurg Psychiatry, 2006
NAA/Cho < median
NAA/Cho > median
15
Tenseur de diffusion: mesure du dégré d’anisotropie
• diffusion : mouvement Brownien des molécules d’eau.
• Isotrope en l’absence d’obstacles physiques (ex: LCR)
• Substance blanche: diffusion dans la direction des fibres myélinisées ���� ANISOTROPE
16
Anomalies du faisceau pyramidal en DTI
FA ↓ (25-80 % des patients)-Ellis, Neurology, 1999
-Jacob, Neuroradiology, 2003
-Toosy, J Neurol Neurosurg Psychiatry 2003
-Graham, Neurology 2004
-Hong, J Neurol Sci 2004
-Yin, J Neurol 2004
-Abe, NMR Biomed 2004
-Cosottini, Radiology 2005
-Wang, Radiology, 2006
- Schimrig, AJNR, 2007
-Blain, Amyotr Lat Scler, 2007
-Thivard, 2007
17
FA ↓ en l’absence de signes cliniques pyramidaux
Graham, Neurology, 2004
FA dans le bras postérieur de la capsule interne
18
FA corrèle avec variables cliniques dans la majorité des
études
• Echelle de spasticité (Ellis, 1999)
• Echelles fonctionnelles– ALS severity scale (Ellis, 1999)
– ALS Fonctional Rating Scale (ALSFRS)(Thivard, 2007)
19
Diminution de la FA au cours du temps ?
Sage, NeuroImage, 2006
• 7 SLA, IRM 5 à 11 mois après le premier examen
• Pas de modification significative dans une autre étude(n=11, 8 mois) (Blain, Amyotroph. Lateral Scler., 2007)
20
FA 15 SLA vs 25 contrôles
-Faisceau pyramidal
-insula/ région prémotrice ventrolaterale, gyrus precentral, cingulum, precuneus , corps calleux
DTI “voxel par voxel”(sans a priori sur région d’intérêt)
Thivard et al, JNNP, 2007
21
Tractographie« Fiber tracking »
Sage et al, Neuroimage, 2007
22
Fiber Tracking
Sage et al, Neuroimage, 2007
23
DTI acquisition
• 1x1x5 mm spatial resolution, cardiac gating 6/29
24
Quantification
• ROI within dorsal (sensory) and ventro-lateral segments (motor)
• All vertebral levels from C2 to T1
Sensory pathways
Motor pathways
Diffusion-weighted T1-weighted
L R
D
V
8/29
25
Results
Pradat et al, ISRM 2011
26
Morphometrie “voxel par voxel”VBM
Grosskeutz et al, BMC Neurology, 2006
Atrophie corticale dans le cortex moteur + régions pariétales et frontales
17 ALS patients vs 17 controls
27
SPECT (perfusion)
28
PET
• Activation microgliale dans la SLA
• Marqueur de la microglie activée
• Fixation diffuse (Turner, Neurobiol Dis, 2004)
• Evaluer l’effet des thérapeutiques anti-inflammatoires ?
29
Biomarqueurs moléculaires
30
Marqueurs dans LCR• Stress oxydant
– Nεεεε-(carboxymethyl)lysine ↑↑↑↑ Baron, 2005– 8-hydroxy-2' -deoxyguanosine ↑↑↑↑ Ihara, 2005– Activité peroxydase de la gluthation-S-transferase ↑↑↑↑ Kuzma, 2005– 4-hydroxy-3,3-nonetal (HNE) ↑↑↑↑ Simpson,2004– Nitrate ↑↑↑↑ Boll, 2003– Activité SOD ↓↓↓↓ Boll, 2003
• Facteurs trophiques– VEGF ↓↓↓↓ Devos, 2004– VEGF ↑↑↑↑ Ilzecka, 2004 – TGF-beta1 ↑↑↑↑ Ilzecka, 2002– Pigment epithelium-derived factor ↑↑↑↑ Kuncl, 2002
• Inflammation– Monocyte chemoattractant protein-1 (MCP-1) ↑↑↑↑ Baron, 2005– PGE2 ↑↑↑↑ Ilzecka, 2003
• Excitotoxicité– Glutamate ↑↑↑↑ Speux-Varoquaux, 2002
• Autre– cGMP ↓↓↓↓ Ilecka,2004
Aucun n’a une valeur diagnostique
31
Taux de glutamate dans le LCR
Speux-Varoquaux, J Neurol Sci, 2004
Mais corrélation avec des paramètres cliniques de sévérité
↑↑↑↑ SLA
32
Marqueurs sanguins• Stess oxydant
– Radical hydroxyl ↑↑↑↑ Ihara, 2005– Activité SOD ↓↓↓↓ Ihara, 2005– Activité et expression de la gluthation-S-transferase ↓↓↓↓ Kuzma, 2005– Coenzyme-Q oxydé ↑↑↑↑ Sohmiya, 2005– Activité calcineurine ↓↓↓↓ Ferri, 2004– 4-hydroxy-3,3-nonetal ↑↑↑↑ Simpson, 2004– Bilirubine ↓↓↓↓ Ilzecka, 2003
• Facteurs trophiques– CNTF ↑↑↑↑ Ilzecka, 2003– TGF-beta 1 ↑↑↑↑ Houi, 2002– VEGF ↑↑↑↑ Nygren, 2002
• Inflammation– MMP-9 ↑↑↑↑ Demestre, 2005– Monocyte chemoattractant protein-1 Simpson, 2004– PGE2 ↑↑↑↑ Ilzecka, 2003
• Anomalies métaboliques– Hyperlipidémie Dupuis, 2008– Intolérance au glucose Pradat, 2009
Autres– Activité reverse transcriptase Steele, 2005– Apo E Lacomblez, 2002
Aucun n’a une valeur diagnostique
33
Correlations avec sévérité clinique
HNE circulant (stress oxydant)
MCP-1 circulant (inflammation)
Simpson, Neurology, 2005
34
marqueurs musculaires
Nogo A
35
Anomalies TDP-43 dans le muscle de patients SLA ?
• Pas d’aggrégats TDP-43
• WB: fragments anormaux clivés TDP-43
– SLA mutée TDP-43
– IBM
• Rôle toxique des fragments anormaux clivés TDP-43 dans modèle murin (Wegorzewska et al, PNAS
2009)
Lain et al, JNNP, 2010
36
Sénescence des cellules souhes musculaires
37
Brösalme et al, J Neurosci, 2000
+ anticorps anti-Nogo-ATrauma médullaire
Nogo-A est le plus puissant
inhibiteur naturel de croissance
axonale
38
Expression ectopique de Nogo-A dans le muscle de patients SLA
Dupuis, Neurobiol Dis, 2002
4
2
0
3
1
Ct Myop PN SLA
Nogo-A
39
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
1,4
20 25 30 35 40
Expression musculaire de Nogo Acorrélée au score fonctionnel
Nogo A levels
ALSFRS
r=0.78
p=0.0005
Jokic, Ann Neurol, 2005
40
Expression musculaire de Nogo A prédictive de SLA dans les atteinte
isolées du motoneurone périphérique
• VPP= 88 %
• VPN=94 %
Nogo A
Patient 1 Patient 2 Patient 3 Patient 4
Pradat et al, Ann Neurol, 2007
41
Cible thérapeutique
Anticorps anti-Nogo A dans la
SLA
• Phase I/II
• Tolérance et pharmacocinétique
• Escalade de dose
• Multicentrique (Pitié-Salpêtrière, USA,
GB)
42
les nouvelles approches à haut débit
• Analyse simultanée d’un grand nombre de molécules
• Les “-omiques”
– Génomique
– Trancriptomique
– Protéomique
– Métabolomique
43
Table 2. Clinical and histological characteristics of ALS patients
Patient GenderAge
(years)
Diseaseduration
(days) a
Armabduction
score b
Muscleatrophy
score b
Nuclear
bags b,c
11 Male 52 493 5 2 -
12 Male 62 403 5 3 -
13 Male 50 578 5 1 -
14 Male 60 403 5 1 -
15 Male 58 493 4 3 +
16 Male 54 217 4 3 +
17 Male 36 373 4 3 +
18 Male 49 493 2 3 +
19 Male 48 427 1 4 +
Etude du transcriptome
musculaire chez patients SLA
Testing
Testing et histologie
« normales »
Testing et histologie
« anormales »
Degré d’atrophie Pradat al, Neurodeg Dis, 2011
44
Mécanismes précoces
Mécanismes tardifs
(délétères ou compensation)
Dg précoce
Cibles thérapeutiques
Dg tardif
Cibles thérapeutiques
Evolutivité (pronostic ?)
Marqueurs de substitution
Marqueurs de progression
45
Protéomique
Transthyretine
Cystatine C
Protéine neuro-endocrine 7B2
SPECTROSCOPIE DE MASSE
Sensibilité 91 %
Spécificité 97 %
Vs contrôles sains
}
46
Métabolomique
47
Physiopath Maladie multisystémique
Mécanismes biologiques multiples
Pratique
Marqueurs diagnostiques ?
Nogo A musculaire
Associations marqueurs LCR
Combinaison DTI/spectroscopie
Marqueurs évolutifs mais pas pronostiques
Marqueurs sang, LCR, musculaires
DTI/spectroscopie
Essai thérapeutque
Marqueurs évolutifs de substitution
Imagerie de cibles thérapeutiques (microglie)