L'identification de biomarqueurs est fondamentale pour la compréhension des processus biologiques associés aux maladies neurodégénératives. L'atrophie de certaines structures cérébrales a depuis longtemps été proposée comme un biomarqueur d'intérêt. Cependant, en dépit de sa robustesse et de la facilité de la mesure, l'atrophie des structures fournit peu d'informations sur la physiopathologie de la maladie et n'est probablement que le reflet à long terme d'événements biologiques très anciens.
Une équipe du CEA-Jacob identifie des biomarqueurs précoces et pertinents, en particulier dans le contexte de la maladie de Huntington. Les chercheurs ont mis au point un protocole d'acquisition à haut champ magnétique (11,7 Tesla) combinant la spécificité biologique fournie par la spectroscopie RMN (résonance magnétique nucléaire) du proton et la haute résolution spatiale offerte par l'imagerie métabolique du glutamate (gluCEST). Cette dernière technique permet d’imager le glutamate, qui est le neurotransmetteur principal du cerveau et joue un rôle clé dans le métabolisme cérébral. La spectroscopie RMN permet quant à elle de suivre plusieurs métabolites, dont le glutamate, mais aussi le N-acétyl-aspartate, un biomarqueur d’intérêt car il constitue la 2ème molécule la plus abondante dans le cerveau après le glutamate et se situe uniquement dans les neurones.
Deux modèles murins de la maladie de Huntington présentant des caractéristiques très différentes ont été étudiés : le modèle Ki140CAG caractérisé par une progression lente de la maladie, assez similaire aux formes pré-symptomatiques observées chez l'homme, et le modèle R6/1 qui lui, tend à reproduire la forme plus précoce et agressive de la maladie.
Grâce à l'approche combinée des deux techniques, l'étude a pu mettre en évidence des différences frappantes entre ces deux modèles. Dans le modèle R6/1, la diminution des niveaux de N-acétyl-aspartate, suggère une altération du compartiment neuronal. De plus, cette diminution est corrélée à l'atrophie du striatum, une structure précocement atteinte dans la maladie de Huntington. Par contre, la stabilité des autres métabolites tend à montrer qu'un autre type cellulaire, les astrocytes, ne sont pas affectés et que le métabolisme énergétique est préservé. Ainsi, dans le modèle de la forme plus précoce et agressive, les neurones seraient affectés les premiers, les autres cellules étant a priori plutôt épargnées. En revanche, dans le modèle « lent », la modification des taux de plusieurs métabolites peut refléter des changements qui seraient mis en place progressivement dans le cerveau afin de compenser des déficits survenus plus tôt dans la vie des souris. Par ailleurs, l'imagerie gluCEST a permis de mettre en évidence des altérations dans des régions cérébrales inattendues telles que le corps calleux, mesures qui auraient été inaccessibles à la spectroscopie RMN.