Photobiomodulation transcrânienne pour le traitement de la démence et de la maladie d'Alzheimer

Résultats des dernières études, rôle du système glymphatique et autres mécanismes

Résultat

La PBM transcrânienne est une nouvelle approche très prometteuse pour le traitement de la démence et plus particulièrement de son type le plus courant, la maladie d'Alzheimer. Un examen des études précliniques et cliniques, ainsi que des études supplémentaires sur l'homme, a permis de conclure à des résultats cliniques bénéfiques significatifs. Les soignants peuvent également bénéficier de l'amélioration de l'indépendance des patients. Cet article résume brièvement certaines de ces études. Il examine également les mécanismes d'action sous-jacents et explique en particulier comment la PBM peut améliorer la fonction du système glymphatique et donc l'élimination des agrégations de protéines bêta-amyloïdes, qui sont une caractéristique pathologique de la maladie d'Alzheimer.

Introduction : Quelques informations sur la démence et la maladie d'Alzheimer

Dans mon dernier article, j'ai résumé les principaux mécanismes de la thérapie par photobiomodulation transcrânienne. Nous allons maintenant nous pencher sur l'une de ses applications les mieux établies : la démence et la maladie d'Alzheimer.

L'OMS estime que plus de 55 millions de personnes dans le monde seront atteintes de démence en 2020. Il y a plus de 10 millions de nouveaux cas par an, ce qui équivaut à un nouveau cas toutes les 3 secondes et conduit à une estimation de 78 millions de cas d'ici 2030 et 139 millions d'ici 2050 [1].

La démence elle-même n'est pas une maladie spécifique, mais plutôt un terme générique qui englobe une variété de symptômes, tels que

- le déclin de la mémoire,

- le déclin des capacités de raisonnement, de jugement et de réflexion

- des changements dans le comportement et la capacité à utiliser le langage

- une diminution de l'attention et de la concentration.

Le poids social de la démence devient encore plus évident si l'on considère que la maladie n'affecte pas seulement les patients eux-mêmes, mais aussi de nombreuses personnes dans leur environnement social.

Le terme "maladie d'Alzheimer" est souvent utilisé comme synonyme de "démence", alors qu'il ne décrit en fait qu'un type spécifique de démence. Il s'agit toutefois du type le plus courant, qui représente 60 à 70 % de l'ensemble des cas de démence [1]. Par rapport aux autres types de démence, elle se caractérise par deux traits spécifiques : L'accumulation de plaques de bêta-amyloïde et l'enchevêtrement de la protéine tau.

Les traitements actuels de la démence et de la maladie d'Alzheimer se concentrent sur l'amélioration des symptômes tels que la perte de mémoire et les problèmes de raisonnement, mais ils n'arrêtent pas le déclin sous-jacent et la mort des cellules cérébrales et ne stoppent donc pas la progression de la maladie.

Dans ce contexte, il semble évident que des interventions supplémentaires sont nécessaires de toute urgence pour relever l'un des plus grands défis sanitaires de la société. C'est précisément ce que propose la photobiomodulation transcrânienne, une nouvelle intervention prometteuse pour traiter la démence en général et la maladie d'Alzheimer en particulier. Jetons un coup d'œil sur les études qui existent déjà.

Revue des études précliniques et cliniques sur la PBM pour la démence (2021)

Une revue publiée en 2021 dans le "Journal of Alzheimer's Disease" passe en revue 36 articles publiés, dont neuf ont été réalisés sur des cultures cellulaires, dix-sept sur des animaux et dix sur des humains. Fait remarquable, toutes ces études ont conclu à des résultats cliniques bénéfiques. De plus, elles soulignent que l'intervention est sans effets secondaires et "remarquablement" facile à utiliser [2].

Autres études sur l'homme depuis 2021

Depuis 2021, d'autres études humaines ont été publiées.

Un essai dans "aging and disease" [3] a comparé les effets de la thérapie tPBM administrée deux fois par jour pendant 6 minutes pendant huit semaines à ceux d'une thérapie fictive avec un appareil fictif. Après sept jours déjà, les patients du groupe d'étude ont fait état d'une amélioration de la qualité de leur sommeil. Après 2 à 3 semaines, les patients du groupe d'étude ont fait état d'une diminution de l'anxiété, d'une amélioration de l'humeur, de l'énergie et des fonctions cognitives, ainsi que de routines quotidiennes plus positives. Ces résultats peuvent être considérés comme des effets cliniques significatifs et soulignent également que des résultats peuvent être obtenus rapidement si le traitement est administré à une fréquence élevée. Il convient de mentionner que les interventions quotidiennes ont été menées de manière pratique au domicile des patients âgés, sans qu'aucun effet secondaire n'ait été signalé.

Un essai clinique randomisé publié dans "Photobiomodulation, photomedicine, and laser surgery" et portant sur 32 patients atteints de démence a fait état d'une amélioration significative des fonctions cognitives des patients ayant reçu le tPBM (mesurée par l'examen de l'état mental et les tests d'évaluation de la démence clinique), par rapport à un groupe témoin [4]. L'amélioration des fonctions cognitives s'est accompagnée d'une amélioration de la qualité de vie et de l'indépendance dans la vie quotidienne, ce qui a également permis d'aider les aidants familiaux en réduisant leur charge.

Un essai randomisé en double aveugle portant sur 53 patients atteints de la maladie d'Alzheimer a montré les effets de 40 traitements par tPBM en huit semaines, chaque traitement durant 25 minutes. Outre l'amélioration des fonctions cognitives générales, les patients du groupe d'étude en particulier ont montré des temps d'exécution des tâches plus courts, des durées d'attention plus longues et ont été - remarquablement - "très fidèles" à la thérapie (92,5 % des patients ont été en mesure de poursuivre la thérapie comme prévu) [5]. Cela souligne la faisabilité de l'approche pour les patients atteints de la maladie d'Alzheimer, ce qui n'est pas automatiquement le cas pour tous les traitements.

Deux autres études humaines ont examiné spécifiquement, sous validation EEG, les effets du tPBM sur les oscillations neurales et, par la suite, son impact sur la démence et la maladie d'Alzheimer [6,7]. Vous trouverez ci-dessous un peu plus d'informations sur la logique de cette approche.

Comment le tPBM agit-il sur la démence et la maladie d'Alzheimer ? Une plongée plus profonde dans le système glymphatique

Mon dernier article expliquait comment la tPBM peut fonctionner en général et nous pouvons transférer ces connaissances pour comprendre comment certaines des caractéristiques typiques de la démence et de la maladie d'Alzheimer peuvent être traitées par la tPBM. Il s'agit notamment de

- la détérioration de la vascularisation du cerveau,

- la neuroinflammation,

- altération de la fonction mitochondriale,

- dommages oxydatifs,

- ainsi que la perte de dendrites, de synapses et de neurones [8].

Les caractéristiques pathologiques spécifiques de la maladie d'Alzheimer sont l'apparition d'enchevêtrements neurofibrillaires et des niveaux anormaux d'accumulation de protéines bêta-amyloïdes qui sont neurotoxiques et perturbent le fonctionnement des cellules. Cela conduit finalement à une perte de mémoire et à un déclin cognitif.

Bien que la protéine bêta-amyloïde existe naturellement et soit également présente chez les personnes en bonne santé, ses niveaux anormalement élevés semblent provoquer l'apparition de la maladie d'Alzheimer. Dans un cerveau sain, le système glymphatique élimine suffisamment la protéine bêta-amyloïde de l'organisme. Chez les patients atteints de la maladie d'Alzheimer, le système glymphatique semble avoir perdu sa capacité à éliminer la protéine dans une mesure suffisante.

Je souhaite ici approfondir la manière dont le tPBM peut contribuer à l'élimination de la protéine bêta-amyloïde par le système glymphatique (le système lymphatique du cerveau). Le "g" est ajouté en référence aux "cellules gliales", les cellules de soutien du système nerveux).

Voici comment fonctionne le système glymphatique : Le liquide céphalorachidien traverse les espaces périvasculaires entourant les artères. Par l'intermédiaire d'une protéine de canalisation de l'eau appelée aquaporine-4, il passe ensuite dans l'espace interstitiel du cerveau où il absorbe toutes sortes de déchets métaboliques afin de débarrasser le cerveau des substances susceptibles d'inhiber l'homéostasie. De la zone interstitielle, il est ensuite poussé dans l'espace périvasculaire entourant les veines. L'ensemble du processus est entraîné par les pulsations artérielles. Le liquide quitte ensuite le cerveau par une série de vaisseaux lymphatiques à l'intérieur des méninges et est drainé vers les ganglions lymphatiques cervicaux [9].

Selon une étude récente [10], la PBM peut améliorer la fonction naturelle du système glymphatique par quatre mécanismes, ce qui permet d'améliorer l'élimination de la protéine bêta-amyloïde :

- La PBM peut stimuler la circulation du liquide céphalorachidien en modifiant la structure des molécules d'eau, ce qui rend le liquide moins visqueux et lui permet de circuler plus librement.

- Le PBM peut briser les agrégations de protéines (en particulier les agrégations de bêta-amyloïde).

- La PBM peut augmenter la perméabilité des canaux d'eau aquaporine-4, permettant ainsi une meilleure circulation du liquide dans le cerveau.

- La PBM peut élargir les vaisseaux lymphatiques, probablement en raison de la libération d'oxyde nitrique à la suite de l'absorption de photons par la cytochrome c oxydase.

Conformément à ces mécanismes proposés, trois études sur des souris dans des modèles de souris de la maladie d'Alzheimer ont déjà montré une stimulation induite par la PBM de l'élimination de la bêta-amyloïde du cerveau [11-13]. N'hésitez pas à consulter la littérature ci-dessous pour aller encore plus loin.

Quels autres mécanismes pourraient être en jeu ?

Outre l'importance du système glymphatique, la recherche se concentre également sur le lien entre la photobiomodulation et les oscillations neuronales. Il existe aujourd'hui des preuves solides que l'application de différentes longueurs d'onde peut modifier de manière significative l'activité oscillatoire des neurones [14]. La démence et la maladie d'Alzheimer sont souvent associées à des ondes gamma dysrythmiques [15]. Par conséquent, les paramètres de traitement qui augmentent les amplitudes gamma peuvent être des interventions efficaces dans ces cas. En effet, la lumière de 810 nm, pulsée à 40 Hz, pourrait déjà augmenter avec succès les ondes gamma dans une étude pilote exploratoire sur les humains qui a été publiée dans Nature [16].

Bref résumé et perspectives

Les résultats des études publiées jusqu'à présent sont toujours positifs et comprennent non seulement des effets bénéfiques pour les patients, mais suggèrent également que les soignants peuvent bénéficier de l'amélioration de l'indépendance des patients. Cependant, les résultats sont limités par la taille relativement petite des échantillons et il n'est pas encore clair quels stades de la progression de la maladie peuvent être traités efficacement. D'autres recherches sont déjà en cours et je pense personnellement que ce traitement deviendra la norme pour les patients atteints de démence et d'Alzheimer au cours des prochaines années.

Clause de non-responsabilité

Je ne suis pas un professionnel de la santé et les informations ci-dessus ne constituent pas un avis médical.

Littérature

[1] https://www.who.int/news-room/fact-sheets/detail/dementia

[2] Salehpour, F., Khademi, M. et Hamblin, M. R. (2021). Photobiomodulation Therapy for Dementia : A Systematic Review of Pre-Clinical and Clinical Studies. Journal of Alzheimer's disease : JAD, 83(4), 1431-1452.

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/33935090/

[3] Nizamutdinov, D., Qi, X., Berman, M. H., Dougal, G., Dayawansa, S., Wu, E., Yi, S. S., Stevens, A. B., & Huang, J. H. (2021). Transcranial Near Infrared Light Stimulations Improve Cognition in Patients with Dementia. Aging and disease, 12(4), 954-963.

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC8219492/

[4] Kheradmand, A., Donboli, S., Tanjani, P. T., Farhadinasab, A., Tabeie, F., Qutbi, M. et Kordmir, T. (2022). Effets thérapeutiques de la thérapie laser de bas niveau sur les symptômes cognitifs des patients atteints de démence : A Double-Blinded Randomized Clinical Trial. Photobiomodulation, photomedicine, and laser surgery, 40(9), 632-638.

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/36126290/

[5] Blivet, G., Relano-Gines, A., Wachtel, M. et Touchon, J. (2022). Essai randomisé, en double aveugle et contrôlé par simulacre d'une thérapie innovante de photobiomodulation cerveau-intestin : Safety and Patient Compliance. Journal of Alzheimer's disease : JAD, 90(2), 811-822.

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/36189591/

[6] Spera, V., Sitnikova, T., Ward, M. J., Farzam, P., Hughes, J., Gazecki, S., Bui, E., Maiello, M., De Taboada, L., Hamblin, M. R., Franceschini, M. A., & Cassano, P. (2021). Étude pilote sur les effets dose-dépendants de la photobiomodulation transcrânienne sur les oscillations électriques cérébrales : Une cible thérapeutique potentielle dans la maladie d'Alzheimer. Journal of Alzheimer's disease : JAD, 83(4), 1481-1498.

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/34092636/

[7] Vrankic, M., Vlahinić, S., Šverko, Z. et Markovinović, I. (2022). Traitement de la démence par photobiomodulation validé par l'EEG - Étude de cas. Sensors (Bâle, Suisse), 22(19), 7555.

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/36236654/

[8] Bathini, M., Raghushaker, C. R. et Mahato, K. K. (2022). Les mécanismes moléculaires de l'action de la photobiomodulation contre les maladies neurodégénératives : A Systematic Review. Cellular and molecular neurobiology, 42(4), 955-971.

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/33301129/

[9] Valverde, A., Hamilton, C., Moro, C., Billeres, M., Magistretti, P., & Mitrofanis, J. (2023). Lights at night : does photobiomodulation improve sleep ? Neural regeneration research, 18(3), 474-477.

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/36018149/#:~:text=Nous%20suggérons%20que%20transcranien%20nocturne,la%20qualité%20de%20leur%20sommeil.

[10} Salehpour, F., Khademi, M., Bragin, D. E. et DiDuro, J. O. (2022). Photobiomodulation Therapy and the Glymphatic System : Promising Applications for Augmenting the Brain Lymphatic Drainage System. International journal of molecular sciences, 23(6), 2975.

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC8950470/

[11] Zinchenko, Ekaterina & Klimova, Maria & Mamedova, Aysel & Agranovich, Ilana & Blokhina, Inna & Antonova, Tatiana & Terskov, Andrey & Shirokov, Alexander & Navolokin, Nikita & Morgun, A. & Osipova, Elena & Boytsova, Elizaveta & Yu, Tingting & Zhu, Dan & Kurths, Juergen & Semyachkina-Glushkovskaya, Oxana (2020). Photostimulation de l'extravasation de la bêta-amyloïde à travers le modèle de la barrière hémato-encéphalique. Électronique. 9. 1056. 10.3390/electronics9061056.

https://www.researchgate.net/publication/342526465_Photostimulation_of_Extravasation_of_Beta-Amyloid_through_the_Model_of_Blood-Brain_Barrier/citation/download

[12] Semyachkina-Glushkovskaya O., Klimova M., Iskra T., Bragin D., Abdurashitov A., Dubrovsky A., Khorovodov A., Terskov A., Blokhina I., Lezhnev N., et al. Transcranial Photobiomodulation of Clearance of Beta-Amyloid from the Mouse Brain : Effets sur le drainage lymphatique méningé et la saturation du cerveau en oxygène. Adv. Exp. Med. Biol. 2021;1269:57-61. doi : 10.1007/978-3-030-48238-1_9.

[13] Zinchenko E., Navolokin N., Shirokov A., Khlebtsov B., Dubrovsky A., Saranceva E., Abdurashitov A., Khorovodov A., Terskov A., Mamedova A., et al. Pilot study of transcranial photobiomodulation of lymphatic clearance of beta-amyloid from the mouse brain : Stratégies révolutionnaires pour la thérapie non pharmacologique de la maladie d'Alzheimer. Biomed. Opt. Express. 2019;10:4003-4017. doi : 10.1364/BOE.10.004003.

[14] Liebert, A., Capon, W., Pang, V., Vila, D., Bicknell, B., McLachlan, C., & Kiat, H. (2023). Mécanismes photophysiques de la thérapie de photobiomodulation en tant que médecine de précision. Biomedicines, 11(2), 237.

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/36830774/

[15] Mably, A.J. ; Colgin, L.L. Gamma oscillations in cognitive disorders. Curr. Opin. Neurobiol. 2018, 52, 182-187.

[16] Zomorrodi, R., Loheswaran, G., Pushparaj, A. et al. Pulsed Near Infrared Transcranial and Intranasal Photobiomodulation Significantly Modulates Neural Oscillations : a pilot exploratory study. Sci Rep 9, 6309 (2019).

https://www.nature.com/articles/s41598-019-42693-x#citeas