3) Vieillissement cérébral

3) Vieillissement cérébral.
Au cours de la maturation et du vieillissement normal, les structures nerveuses subissent des
transformations anatomiques et fonctionnelles complexes.
Beaucoup de modifications mais 2 constats majeurs :
 certaines régions cérébrales sont plus touchées par le vieillissement que d’autres, dont
le cortex frontal et le système limbique.
 la vitesse et les modalités de vieillissement cérébral diffèrent généralement selon les
individus.
a) Modification neuro anatomique.
On différencie les processus macroscopiques et microscopiques.
Données macroscopiques
 Il y a une variation : diminution générale du poids et du volume cérébral. Cette diminution
a été bien comptabilisée : entre 50 et 98 ans (Miller et al, 1980), il y a une baisse d’environ 2
% tous les 10 ans.
Baisse différencielle du point de vue des capacités entre les deux hémisphères, mais pas de
différence de volume entre les deux hémisphères.
 Cette involution cérébrale concerne davantage certaines régions, surtout celles impliquées
dans les processus cognitifs complexes, dans l'apprentissage, au niveau de la mémoire.
(régions de l'hippocampe et de l'amygdale au niveau sous cortical).
 Le rapport substance grise/substance blanche augmente avec l'âge dans les hémisphères
cérébraux dû à une perte croissante de la myéline.
Une étude de Zouaoui et al (87) sur 456 sujets normaux d’âge supérieur à 75 ans, a montré
que la substance blanche était lésée autour des ventricules cérébraux (région
périventriculaire).
 La perte de myéline est plus grande dans les régions où la myélinisation a été la plus
tardive au cours de l’ontogenèse - le cortex limbique, la région frontale, et la région
temporale-.
Lors de la maturation, la myélinisation débute au niveau des régions sensorimotrices. Les
dernières régions concernées sont celles impliquées dans les comportements les plus évolués
(frontales, temporales, cortex pariétal postérieur). Lors de la dégradation cérébrale, les régions
les plus tardivement matures semblent se désorganiser en premier.
 Série de modifications dont 2 majeures :
 atrophie des circonvolutions cérébrales qui va s'apparenter à un élargissement des
scissures cérébrales (sillons)= atrophie corticale qui concerne surtout les lobres
pariétaux et la convexité frontale.
 modifications internes au niveau du cerveau : mouvement d'élargissement des
ventricules cérébraux. Par conséquent, une diminution de la substance blanche =
dilatation ventriculaire
Ce phénomène est accentué dans certaines pathologies : schizophrènie et Alzheimer.
Données microscopiques
La perte neuronale, ou apoptose : à l'état adulte, la plupart des neurones ne se subdivisent
plus.
Les pertes neuronales dans les différentes aires corticales chez l'être humain : les dernières
estimations semblent montrer qu'il il y a une chute d'environ 10 % de la population neuronale
entre 20 et 90 ans.
À partir de quel âge ? On ne sait pas trop.
Les plus grandes pertes neuronales concernent le cortex frontal polaire (région préfrontale), le
cortex prémoteur (aire 6), et les aires temporales d'association (aire 21), donc en lien avec la
mémoire.
Perte aussi au niveau sous cortical dont surtout l'amygdale alors que les données sont
contradictoires concernant le locus coerelleus, la substance noire, et les noyaux de Meynert
(dont la dégradation entraîne la maladie d'Alzheimer).
 Les neurones de grosse taille (cellules de Betz) s'atrophient et deviennent des neurones de
petite taille. En conclusion mort neuronale + atrophie des cellules de grosse taille.
 Modification dendritique : constatée depuis longtemps.
Dans la phase de maturation, enrichissement de l'arborisation dendritique.
À l'âge adulte, arborisation très fournie.
Lors du vieillissement, perte de certaines branches dendritiques et des boutons synaptiques.
Les boutons synaptiques permettent le stockage niveau de la mémoire (hypothèse majeure : le
changement de position semble être l'interprétation du stockage en mémoire). Les pertes des
branches dendritiques sont les plus significatives dans les cellules de Betz, au coeur de
l'activité psychique. Mais également au niveau des cellules de l'hippocampe, en rapport avec
certains aspects de la mémoire.
Il y a donc une perte des interconnexions neuronales, par conséquent le pouvoir d'association
diminue.
Y a-t-il moyen de renverser ce processus ? Chez les rongeurs, la perte de dendrites peut être
ralentie voir renversée par la mise en place d'apprentissages spécifiques. Chez de vieux rats,
lors de programmes d'apprentissages intensifs, on remarque un redéveloppement dendritique,
qui ralentit la dégradation naturelle. D'où le développement du concept de gym cerveau. Mais
on manque de données chez l'homme.
 Modification de la structure intracellulaire.
Quelques modifications majeures.
 Modifications par accumulation d’amyloïde (substance glycoprotéinique qui se
combine à une structure amorphe et cristalline et donc qui ne peut pas être dégradé par
les voies du métabolisme général). Elle va s'accumuler dans les espaces
intercellulaires entraînant la création de dépôt dans le tissu cérébral : les échanges vont
être gênés.
Ces dépôts vont s'encastrer, s'infiltrer dans le revêtement des différents vaisseaux
cérébraux. Cela peut conduire à des ruptures de ces vaisseaux : hémorragie.
Tomonoga : 8 % d’amyloïde vasculaire chez les individus de 70 ans, 50 % chez les
individus de 90 ans. Dépôts d’amyloïde plus importants chez les individus qui
souffrent de pathologies cérébrales avérées : maladies neuro dégénérative telle que
Alzheimer Creutzfeldt Jacob.
 Apparition de plaques séniles : dépôts sphériques qui associe l’amyloïde mais localisés
dans des espaces intercellulaires : la communication entre les cellules est gênée.
Apparition possible à partir de 50 ans, présent dans les deux tiers des cerveaux des
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personnes âgées de plus de 90 ans. D'autant plus fréquente dans les cerveaux à
pathologie neuro dégénérative : Alzheimer, Creutzfeldt Jacob, Pick.
Enchevêtrement de neurofibrilles : correspondent à des modifications de protéines
intracellulaires (protéines Tau). Se révèle sous la forme de filaments formant des
hélices au sein du cytoplasme cellulaire. Cette dégénérescence des neurofibrilles
entraîne une perturbation importante de la conduction nerveuse donc les activités
cognitives. Elle peut apparaître à partir de 30 ans. Les régions particulièrement
considérées sont l'hippocampe, le gyrus parahippocampique, le tronc cérébral surtout
au niveau du locus coerreleus. Rarement observés dans le néocortex du cerveau âgé
normal alors qu'elle est constatée chez un certain nombre de maladies dont Alzheimer.
Apparaissent apparition de structures appelées corps d’Hirano et corps de Lewy.
- les corps d’Hirano : inclusion d'apparence cristalline dans le cytoplasme des
neurones et surtout dans certaines régions de l'hippocampe. Augmentation de ses
inclusions avec l'âge, davantage prononcée au niveau des maladies d'Alzheimer, de
Pick et de Parkinson.
- les corps de Lewy : paquets de filaments au niveau du cytoplasme, en particulier
dans la substance noire et le locus coerelleus. Leur apparition traduit le début des
neuro dégénérescence qui va être à l'origine de la maladie de Parkinson
Dépôt de lipofusine et de mélanine.
- La lipofuscine : pigments gras qui s'accumulent régulièrement dans les cellules
cérébrales (avec une augmentation avec l'âge). Cette accumulation résulte d'une
dégradation des différents organiques intracellulaires qui entraînent une modification
du volume cellulaire.
- La mélanine : augmentation avec l'âge surtout au niveau de la substance noire et du
locus coerelleus.
Modification micro vasculaire : traduction par des ouvertures microscopiques dans les
parois des capillaires, fragilisation et problèmes de type hémorragique. Résultent de
deux facteurs : l'apparition de l’amyloïde, et la perte de l'innervation des capillaires
cérébraux (adaptation des capillaires se fait moins rapidement d'où un manque de débit
qui entraine des problèmes d’apport des éléments nutritifs au niveau des populations
neuronales).
b) Modification neuro chimique.
Modification des relations neuro chimiques entre les différentes populations de neurones.
C'est-à-dire modification du taux de neurotransmetteurs des neurohormones et des hormones.
La vulnérabilité des neurones semble dépendre du type biochimique des neurones concernés
et de la région cérébrale dans laquelle ils sont localisés.
L'étude des variations de différents paramètres liés à la nombre transmission en fonction de
l'âge porte sur :
- le taux de neuromédiateurs.
- l'activité des enzymes de synthèse
- les processus de libération et de recapture des neuromédiateurs
- les modifications post-synaptiques
Implication de changements hormonaux dans le vieillissement :
- les gonadotropes, hormones sexuelles, modifient la plasticité cérébrale du cerveau
vieillissant,
- les stéroïdes nuisent aux neurones de l’hippocampe : influence sur les capacités
mnémoniques,
- la diminution de la production hormonale entraine une diminution de l’augmentation
dendritique
Deux idées principales :
- trouver des marqueurs neuro chimique préalables et précoces d’évolution pathologique
- aspect thérapeutique : mettre au point des substances agonistes ou antagonistes des
neuromédiateurs concernés en termes de dégradation, de modifications avec l'âge.
Expériences chez les êtres humains : biopsie sur sujets vivants (problèmes éthiques) ou post
mortem (pb de validité). Il est donc difficile d'avoir un échantillon représentatif dans les
différents âges.
Exxpériences existants chez l'animal mais problème de généralisation à l'homme.
Le système le plus altérée chez un individu âgé normal est le système dopaminergique :
diminution de l'activité enzymatique à l'origine de la fabrication de dopamine à partir de 30
ans.Perte de 6 à 8 % par décennie.
Trois circuits qui ont besoin de la dopamine trouvent dégradés avec l'âge :
- le circuit négrostrié : dégradation du contrôle du mouvement sans être pathologique
- le circuit néofrontal : ensemble de projections du mésencéphale vers le frontal, impliqué
dans les processus attentionnels et dans les processus cognitifs
- le circuit mésolimbique : décadence dans les processus amnésiques et dans les fonctions
affectives
La baisse de la dopamine entraîne une diminution de l'attention et de la vivacité d’esprit, des
troubles affectifs, une motricité lente.
Le système noradrénergique et le système sérotoninergiques sont peu affectés par l’âge.
Le système cholinergique est peu affecté chez l’individu normal mais est touché dans les cas
pathologiques type Alzheimer.
Le système gabaergique : système inhibiteur pour empêcher les crises d'épilepsie. Avec l'âge
diminution de la production de gaba chez un individu normal qui entraîne une perte
d’efficacité des systèmes de contrôle normalement inhibiteur (attention, expression orale...)
Le système neurochimique est impliqué mais implication différentielle.