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Intérêt des Biomarqueurs dans les maladies neurodégénératives Dr A.Gabelle Dr S. Roche Service de Neurologie / Biochimie CHU Gui de chauliac / St Eloi.

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1 Intérêt des Biomarqueurs dans les maladies neurodégénératives Dr A.Gabelle Dr S. Roche Service de Neurologie / Biochimie CHU Gui de chauliac / St Eloi Montpellier

2 Biomarqueurs Marqueurs –biologiques : LCR Sang urine –D Imagerie : Morphologique (volumétrie hippocampique…) Fonctionnelle (PETscan, PIB, 18F FDDNP…) –Dune lésion neuropathologique (ex: tau, A …) –Dun processus physiopathologique (ex: )

3 Intérêts des biomarqueurs Intérêt pour 1 diagnostic positif Intérêt pour 1 diagnostic précoce Intérêt pour diagnostics différentiels Intérêt pour analyse des études pharmacologiques & thérapeutiques Recherche : déterminer de nx mécanismes physiopathologiques (études protéomiques…) Notre expérience

4 Intérêts des biomarqueurs Intérêt pour 1 diagnostic positif Intérêt pour 1 diagnostic précoce Intérêt pour diagnostics différentiels Intérêt pour analyse des études pharmacologiques & thérapeutiques Recherche : déterminer de nx mécanismes physiopathologiques (études protéomiques…) Notre expérience

5 Intérêt dg : maladie dAlzheimer Démence dévolution lente 14,2% des personnes de plus de 75 ans sont atteint de démence MA / déments en France nouveaux cas par an MA et démences = Problème majeur de santé publique Diagnostic est non fait dans 50% des cas avec de la prévalence et de incidence avec lâge Prévalence âge Probabilité dêtre indemne de démence

6 Généralités sur la maladie dAlzheimer Efficacité symptomatique des traitements AC Inhibiteurs Développement des nouvelles stratégies (vaccins, -sécrétase, - sécrétase) Examen clinique Bilan biologique Neuroimagerie Plainte du patient Tests neuropsychologiques Diagnostic Critères diagnostiques surtout dépendants de critères dexclusion Même si progrès de nombreux doutes diagnostiques subsistent Importance du Dg précoce et efficient Intérêt dg : maladie dAlzheimer Neuropathologie

7 Bases physiopathologiques des biomarqueurs dans la MA La physiopathologie MA repose sur –un déséquilibre de la production et de la clearance du peptide β amyloïde, surtout Aβ1-42, qui sagrège sous forme de plaques séniles corticales –un dépôt de Tau qui sagrège sous forme de DNF dans le neurone

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9 Les protéines Tau et pTau Accumulation pTau sous forme de fibrilles Perturbation de fonctionnement de laxone Mort neuronale Kinase Phosphatase Microtubules Phosphorylation de Tau Dépolymérisation des microtubules

10 Biomarqueurs de la MA Peptides A et Prot é ines Tau totale et Phosphoryl é es (P-Tau) A 42 A 40

11 Rationalité dutilisation du LCR 150 ml de LCR est en contact direct avec lespace EC cérébral Modif biochimiques = reflet des processus pathologiques

12 CSF Biomarqueurs Mesure objective Précise, quantifiable Reproductible Robuste Peu de biais Physiopathologie … Coût et temps Prélèvements… Erreur de mesure Norme Statistique Ethique … Avantages/ Intérêts Inconvénients/ Contraintes

13 Diagnostic positif de MA : profil et méta-analyse Abeta : MA vs C –600 MA –450 Contrôles –13 études T-tau : MA vs C –2500 MA –1400 C –36 études P-tau : MA vs C –800 MA –370 C –11 études Conclusion SPEC SENS 86 % 90% 81% 90% 80% 92% 85-94% % Blennow, 2003 Profil de la MA A t-tau p-tau (231)

14 Intérêts des biomarqueurs Intérêt pour un diagnostic positif Intérêt pour un diagnostic précoce Intérêt pour diagnostics différentiels Recherche : déterminer de nx mécanismes physiopathologiques (études protéomiques…) Notre expérience

15 MALADIE D ALZHEIMER SIGNES (Déficit cognitif) DEPENDANCE SYMPTOMES LESIONS CEREBRALES PHASE PRE-DEMENTIELLEDEMENCE Plainte mnésique « MCI » Troubles Cognitifs modérés Maladie dAlzheimer au stade pré-démentiel Normal Syndrome démentiel

16 Lincidence MA chez MCI avec CSF pathologique (n=67) = 27% /an Si CSF normal (n=67) = taux conversion 1% / an Prédiction des biomarqueurs du LCR pour le diagnostic de la maladie dAlzheimer au stade prédémentiel Hansson 2006

17 CSF Biomarqueurs et prodromal MA Hansson, 2006 Cohorte de 180 MCI (137 CSF) + forte association entre taux pathologiques de CSF BM Abéta ; t-tau; p-tau et conversion MCI-MA que pour FDR :âge; sexe, NSC,génotype APOE; homocystéine plasmatique Combinaison Tau totale, ratio A 42/P-tau181 Se 95%, Sp 87% pour détecter état prédémentiel Brys, blennow; 2007 Taux pathologiques de >ou=2 CSF BM prédisent conversion MCI-MA et identifie les formes stables de MCI. Surtout A et Ptau Parnetti, Herruka 2005 Etude sur 86 sujets MCI n= 22 MCI-AD; 43 MCI-MCI; et 21 contrôles suivi 2ans MCI-AD taux élevé de P-tau231, T-tau, IP, et ratios P-tau231/A 42/40 et T- tau/A 42/40 et Taux faible de A 42/A 40 par rapport aux MCI-MCI et contrôles Intérêt du P-tau231 (taux de prédiction 80%, p<0.001) comme marqueur de déclin MCI-MA puis P-tau(231)/A 42/40 et ratio T-tau/A 42/40 Intérêt du dosage de isoprostane en longitudinal?

18 Plasma A et MCI/MA N = 1756 sujets Rotterdam study suivis 8,6 ans, combinaison de Aβ1- 40 et Aβ1-42 : taux élevé dAβ1-40 ; taux faible dAβ1-42 augmente le risque de MA dun facteur 10 A 1-42 / A 1-40 plasmatique bas A 1-42 diminuerait juste avant les signes de MA risque RR 3.1 dévolution vers MA ds groupe A 42/A 40 plus faible Analyse conjointe de A 1-40, A n-40, A 1-42 et Ab n-42 avec nouvelle technique multiplex immunoassay. 2 cohortes indépendantes : MCI (n=117) suivi 4-7 ans 41% de taux de conversion Et MCI (n=110) suivi 2-4 ans 14% de conversion Aucune isoforme dA ne différencie les converteurs des non converteurs Pas de corrélation entre taux d A 1-42 dans CSF et plasma CSF BM sont + prédictifs que BM plasmatiques Hansson 2008 Van Oijen 2006

19 Intérêts des biomarqueurs Intérêt pour un diagnostic positif Intérêt pour un diagnostic précoce Intérêt pour diagnostics différentiels Intérêt pour analyse des études pharmacologiques & thérapeutiques Recherche : déterminer de nouveaux mécanismes physiopathologiques (études protéomiques…)

20 Dr Blennow, Clinical Laboratory International, Oct.2001: 8-10 Diagnostics différentiels PathologieTau totalTau -181P A 1-42 Sénescence normalNormal normal Mal. Alzheimer DépressionNormal Mal. ParkinsonNormal Démence alcooliqueNormal Démence fronto- temporale Normal ou faible Dem. Corps LewyNormal ou faibleNormalFaiblement Mal. Creutzfeldt- Jakob Normal ou Acc.Vascul.Cérébral transitoireNormal Dem. VasculaireDonnées divergentesNormalNormal ou P-tau 181 pour MA DCL Blennow, 2006

21 Intérêts des biomarqueurs Intérêt pour un diagnostic positif Intérêt pour un diagnostic précoce Intérêt pour diagnostics différentiels Recherche : déterminer de nouveaux mécanismes physiopathologiques (études protéomiques…) Notre expérience

22 Autres protéines dans LCR Association aN prostaglandine-d-synthétase (PDS) et de transthyrétine (TTR) formant un complexe protéique dosable dans le LCR par WB et ELISA Dans LCR in vivo : Complexe PDS/TTR 6 x plus élevés chez MA que témoins ; SE 100% et SP 93% Approche protéomique sur 60 LCR normal, MCI et MA Taux plus faibles chez MCI et très faibles voire absents chez MA corrélation durée ou sévérité de la maladie Intérêt taux RBP et haptoglobin precursor allele 1 dans CSF comme marqueur de lévolution normal vers MCI et vers MA Lovell, Neurology 2008 Jung SMJung SM Neurosci Lett. 2008

23 Autres BM dans LCR Détermination dun profil de protéine sur 259 patients Screening de 120 protéines de signaling 18 sélectionnées Rôle dans la dysrégulation de lhématopoièse, de la réponse immunitaire, de lapoptose et du maintient neuronal chez les patients MCI qui évoluent vers une MA

24 Nouveaux Biomarqueurs Lanalyse clinique protéomique du LCR représente un outil majeur dans la découverte de biomarqueurs dans le champ des affections neurologiques.

25 Intérêts des biomarqueurs Intérêt pour un diagnostic positif Intérêt pour un diagnostic précoce Intérêt pour diagnostics différentiels Intérêt pour analyse des études pharmacologiques & thérapeutiques Notre expérience

26 Marqueurs biologiques de la maladie dAlzheimer Marqueurs biologiques de la maladie de Creutzfeld Jakob Biobanque en Neurologie et Recherche en Protéomique Clinique Fédération de Neurologie Carcassonne –13 et 14 Juin 2008

27 Préanalytique : Prélèvement et Transport Le prélèvement se fait directement dans des tubes spécifiques en polypropylène uniquement Acheminement immédiatement à 4°C (sur glace) vers la Biochimie St Eloi, CHU Montpellier Traitement une fois par mois (selon volume) Conservation à -80°C….

28 Dosages et Rendu du Résultat ELISA peptide A 1-42, protéine TAU & protéine phosphoTAU Patient A 1-42 pg/ml TAU pg/ml pTAU pg/ml Seuils A 1-42 >500 pg/ml Tau<300 pg/ml 450 pg/ml 500 pg/ml (21 – 50 ans) (51 – 70 ans) (> 71 ans) pTau<60 pg/ml

29 Dosages dans le LCR (ELISA - Innogenetics®) Alzheimer vs Autres Démences SensibilitéSpécificitéCourbe de ROC Ab 42 (<400 pg/ml)43,5 %63,3 %0,560 Tau (>300 pg/ml)73,9 %56,7 %0,740 P-Tau (>60 pg/ml)69,6 %90,0 %0,776 IATI (<1)82,6 %53,3 %0,767 Nos résultats Diagnostics Neurology 1999;52:

30 0 0,5 1 1,5 2 2, pTau (pg/mL) ATI pTau = 60 AT I = 1 Combinaison Tau, Aß42 et P-Tau(181P)

31 Comparaison des courbes de ROC A Tau P-Tau IATI

32 Marqueurs biologiques de la maladie dAlzheimer Marqueurs biologiques de la maladie de Creutzfeld Jakob Biobanque en Neurologie et Recherche en Protéomique Clinique Fédération de Neurologie Carcassonne –13 et 14 Juin 2008

33 La biologie des Maladies à Prions PrP C Situation physiologique PrP C Sc Début de linfection Processus de conversion et dagrégation PrP C Sc Conformation/structure protéique native normale Conformation/structure protéique pathologique, infectieuse et agrégeant Laccumulation de protéine PrPSc induit la mort neuronale. Une libération de protéine Une libération de protéine Tau.

34 Les interférences et les faux positifs AVC ischémique/hémorragique, Hémorragie méningée Etat de mal Encéphalite (Hashimoto, infectieuses, toxique, métabolique..) Néoplasie (myélome..), para- néoplasie Protéinorachie élevée Ponction traumatique et/ou hémorragique

35 Méthode de dosage et rendu du résultat 1 –Contrôle positif 2 –Contrôle douteux 3 & 4 –Echantillon positif 5 –Echantillon négatif % 7% 1% 12% 0% 25% 50% 75% 100% Négatif Non réalisable Douteux Positif

36 Une aide au diagnostic La recherche de dans les formes sporadiques à une sensibilité de 90% et une spécificité de 95%. Le diagnostic de certitude est fait post-mortem par autopsie et analyse histologique du cerveau

37 Marqueurs biologiques de la maladie dAlzheimer Marqueurs biologiques de la maladie de Creutzfeld Jakob Biobanque en Neurologie et Recherche en Protéomique Clinique Fédération de Neurologie Carcassonne –13 et 14 Juin 2008

38 Traçabilité complète des prélèvements Validée par CPP, déclaration à lAFSSAPS à ce jour >210 prélèvements, 150 avec confirmation diagnostique et résultats des marqueurs Biobanque Neurologie/CHU Montpellier SLA 15 SEP 18 Psy. 6 MA 34 Hydroceph. 14 MCL 4 Dem. Vascul. 11 DFT 8 Parkinson 9 Autres 20 Témoin 11

39 pI MW ProteinChip® (SELDI-TOF-MS) Perspective: recherche protéomique HPLC Dionex U Année IPG Phor – 6 gels 13x16cm Western Blot Grade Clinique SELDI-TOF, renouvellement en cours

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41 Préanalytique : Prélèvement et Transport Le prélèvement se fait directement dans des tubes spécifiques en polypropylène uniquement Acheminement immédiatement à 4°C (sur glace) vers la Biochimie St Eloi, CHU Montpellier Traitement une fois par mois (selon volume) Conservation à -80°C….

42 Création dune biobanque LCR 1ers résultats sur les 167 patients atteints daffections neurologiques Diagnostics validés par 2 experts en cognition 18 MA probable dg basé sur les critères du NINCDS/ADRDA 46 démences non MA Dosage A, Tau totale et PhosphoTau(181)

43 Comparaison des Courbes de ROC MA vs démences ABeta PhosTau IATI Tau

44 ABeta PhosTau IATI Tau Comparaison des Courbes de ROC MA vs autres diagnostics

45 Comparaison des courbes de ROC A Tau P-Tau IATI

46 A 1-42 (pg/ml) Tau (pg/mL) A 1-42 = Tau AT I = A 1-42 / ( Tau) < 1 A –Tau index ou AT I > 1 Index A –Tau (IATI)

47 0 0,5 1 1,5 2 2, pTau (pg/mL) ATI pTau = 60 AT I = 1 Combinaison Tau, Aß42 et P-Tau(181P)

48 Dosages dans le LCR (ELISA - Innogenetics®) Alzheimer vs Autres Démences SensibilitéSpécificitéCourbe de ROC Ab 42 (<400 pg/ml)43,5 %63,3 %0,560 Tau (>300 pg/ml)73,9 %56,7 %0,740 P-Tau (>60 pg/ml)69,6 %90,0 %0,776 IATI (<1)82,6 %53,3 %0,767 Nos résultats Diagnostics Neurology 1999;52:

49 Es ce quon parle de AOI en SELDI? On fera de la pub pour les marqueurs en routine? Et pour ?

50 Nbre de patients traités et % de patients traités / patients prévalents Moyenne France : 28 % source : GERS Déc 2003 & INSEE / PAQUID

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54 Validation neuropathologique des biomarqueurs du LCR N = 27 cas MA, Aβ, Dosage Aβ 42, Tau totale et P-Tau 181 Se diagnostique = 99% ; Sp = 95% (par rapport aux témoins) AJ Simon EU P2-165 N = 100 cas démences, Dg bio de MA posé dans 82,7% des cas confirmés anatomiquement. Les BM classent correctement 4/6 cas de MA avec présentation atypique S Engelborghs, Anvers, 06

55 Analyse ELISA plasma A 40 et A 42 –Suivi 2 à 12 ans (médiane 3,7ans) pour voir si développement MCI ou MA –Cohorte de sujets âgés (n= 563) âge moyen 78 ans 62% femmes –Au cours du suivi 53 sujets développent MCI ou AD –Ratio A 42/A 40 est plus faible chez groupe avec plus fort risque dévolution vers une MA RR 3.1 –Après ajustement âge, APOE, les patients avec ratio + faible ont un risque de déclin + élevé (p = 0.02). –Intérêt du ratio comme marqueur prémorbide du MCI et MA Graff-Radford NRGraff-Radford NR Arch Neurol Association entre faible ratio plasmatique A 42/A 40 et augmentation du risque chez personnes âgées de développer MCI et MA


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