Stimuler le cerveau à 40 Hz pour traiter la maladie d'Alzheimer

Et si l'exposition à la lumière et au son à 40 Hz pouvait favoriser un cerveau plus sain ?

C'est l'hypothèse des scientifiques de L'Institut Picower pour l'apprentissage et la mémoire au MIT.

Les rythmes cérébraux de la bande gamma, en particulier ceux à 40 Hz, ont été associés à une activité de réseau cérébral à grande échelle, à la mémoire de travail, au traitement sensoriel, à la navigation spatiale, à l'attention et plus encore. La recherche a également montré des rythmes altérés de 40 Hz chez les patients atteints de la maladie d'Alzheimer, d'épilepsie et de schizophrénie, dit Li-Huei Tsai, professeur au MIT et directeur du Picower Institute.

À la fin des années 2000, une collaboration incluant le laboratoire de Tsai a démontré un moyen de stimuler une plus grande puissance rythmique à 40 Hz dans le cerveau de la souris. Le groupe de recherche de Tsai a ensuite émis l'hypothèse qu'il pourrait exploiter une stimulation à 40 Hz pour influer sur l'évolution de la maladie d'Alzheimer.

Leurs expériences initiales ont été couronnées de succès - la stimulation à 40 Hz a amélioré la puissance et la synchronisation du rythme gamma, et réduit les niveaux d'amyloïde et de tau (protéines caractéristiques d'Alzheimer) - mais les expériences avaient utilisé une technologie invasive, l'optogénétique, pour alimenter la puissance et la synchronisation à 40 Hz.

"Un collègue et collaborateur du MIT Emery N Brown a suggéré que pour faire avancer une thérapie, nous aurions besoin de trouver une méthode moins invasive pour augmenter les rythmes à 40 Hz", explique Tsai. "Notre équipe a essayé la stimulation sensorielle chez la souris, et cela a fonctionné."

Des expériences ultérieures utilisant une exposition à la lumière et au son à 40 Hz ont non seulement réduit la pathologie liée à la maladie d'Alzheimer, mais ont également préservé les neurones, les connexions synaptiques, l'apprentissage et la mémoire chez la souris.

La stimulation sensorielle est basée sur le concept d'entraînement neuronal, le processus par lequel la phase d'activité neuronale se verrouille sur les rythmes sensoriels et améliore divers aspects du traitement cognitif. Les premières études de stimulation sensorielle à 40 Hz des chercheurs chez la souris ont été publiées entre le milieu et la fin des années 2010. Encouragés par les résultats de ces travaux, ils sont passés à des études cliniques préliminaires qui ont testé la sécurité, la faisabilité et l'efficacité de la stimulation sensorielle à 40 Hz chez l'homme.

La stimulation sensorielle 40 Hz entre dans les essais cliniques

Les derniers travaux des chercheurs, publiés dans PLoS ONE, partage les résultats des études cliniques de phase I et IIA du groupe, menées par Diane Chan, neurologue au Massachusetts General Hospital (HGM) et stagiaire clinique postdoctoral dans le laboratoire de Tsai.

Les participants à l'étude ont été exposés à une stimulation de 40 Hz pendant une heure par jour pendant au moins trois mois à l'aide d'un panneau lumineux à domicile synchronisé avec un haut-parleur. Les électrodes d'électroencéphalogramme (EEG) ont mesuré le rythme et la synchronie à 40 Hz après l'exposition. L'étude de phase IIA (qui comprenait 15 personnes atteintes de la maladie d'Alzheimer à un stade précoce) comprenait également des visites de suivi, des IRM du volume cérébral, des tests cognitifs et une surveillance du sommeil. Les groupes de traitement et de contrôle de l'étude de phase IIA ont été appariés selon l'âge, le sexe, le statut APOE et les scores cognitifs.

Les participants n'ont signalé aucun effet indésirable grave de la stimulation à 40 Hz et étaient conformes à plus de 90 % dans leur utilisation de l'équipement à domicile. Les mesures des électrodes EEG du cuir chevelu ont montré des augmentations significatives de la puissance du rythme à 40 Hz au niveau des sites frontaux et occipitaux chez les participants cognitivement normaux et les volontaires atteints de la maladie d'Alzheimer légère. Les huit participants à la phase IIA qui ont reçu le traitement n'ont pas connu de réductions significatives du volume de l'hippocampe ni d'augmentation du volume du ventricule, contrairement aux témoins. Les patients traités ont également montré une meilleure connectivité entre les régions cérébrales impliquées dans les réseaux de traitement cognitif et visuel.

Tsai dit que les résultats de ces premiers essais sur l'homme doivent être interprétés avec un optimisme prudent. Après trois mois, ni le groupe de traitement ni le groupe de contrôle n'ont montré de différences sur la plupart des tests cognitifs (le groupe de traitement n'a amélioré que l'association des noms et des visages), mais les études de phase I et de phase IIA ont été menées sur de petites cohortes et avec un suivi limité en raison de à la pandémie de COVID-19. Les études du groupe chez la souris ont démontré que pour que les avantages cognitifs et les bénéfices soient durables, une stimulation sensorielle de 40 Hz doit être délivrée de manière chronique (constamment sur une longue période de temps).

"[Nos] résultats ne sont pas des preuves suffisantes d'efficacité, mais nous pensons qu'ils soutiennent clairement la poursuite d'une étude plus approfondie de la stimulation sensorielle à 40 Hz en tant que thérapeutique potentielle non invasive pour la maladie d'Alzheimer", déclare Tsai dans un communiqué de presse du MIT.

Cognito Thérapeutique, une start-up fondée par Tsai et Ed Boyden, professeur de neurotechnologie au MIT, va maintenant de l'avant avec des essais cliniques de phase III de stimulation sensorielle à 40 Hz.

Dans un autre axe de recherche, le groupe The Picower Institute et le MGH lancent une étude pour tester si la stimulation sensorielle à 40 Hz pourrait être une mesure préventive efficace chez les personnes à risque de développer la maladie d'Alzheimer. Une autre étude testera les avantages chez les personnes atteintes du syndrome de Down. Ils prévoient également d'étudier l'utilisation de la stimulation sensorielle à 40 Hz chez les personnes atteintes de la maladie de Parkinson et effectuent des expériences de culture cellulaire en cours pour mieux comprendre la base cellulaire et moléculaire des effets de la stimulation à 40 Hz.

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Tsai dit que cette recherche témoigne d'une science axée sur la curiosité et elle est encouragée de voir d'autres chercheurs tester la stimulation non invasive à 40 Hz comme thérapie potentielle pour la maladie d'Alzheimer et publier les résultats de leurs propres études.

"Nos expériences originales en 2009 améliorant les rythmes à 40 Hz étaient purement motivées par la curiosité et non menées avec un critère clinique à l'esprit", explique Tsai. "L'histoire de tout ce qui s'est passé dans ce programme de recherche depuis lors pourrait s'avérer illustrer, une fois de plus, que la recherche scientifique fondamentale, motivée par la curiosité, peut produire des résultats pratiques importants, bénéfiques pour la société."

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• La source: https://physicsworld.com/a/stimulating-the-brain-at-40-hz-to-treat-alzheimers-disease/