Les effets de la photobiomodulation transcrânienne sur les fonctions cognitives et Alzheimer

La maladie d’Alzheimer demeure l’une des affections neurodégénératives les plus complexes et dévastatrices, touchant des millions de personnes dans le monde. Caractérisée par un déclin cognitif progressif, des pertes de mémoire et des changements comportementaux, la maladie d’Alzheimer affecte non seulement la personne atteinte, mais représente également un fardeau considérable pour les aidants et les systèmes de santé. Malgré des recherches approfondies, les traitements efficaces contre la maladie d’Alzheimer restent encore difficiles à mettre au point. Cependant, une piste prometteuse a émergé ces dernières années : la photobiomodulation cérébrale.

La photobiomodulation cérébrale, également connue sous le nom de photobiomodulation transcrânienne ou thérapie par le laser de faible intensité (lllt), consiste en l’application non invasive d’énergie lumineuse proche infrarouge à haute densité de puissance à travers le cuir chevelu, jusqu’au cerveau, stimulant ainsi la fonction cellulaire et favorisant la réparation tissulaire. Initialement explorée pour son potentiel dans la cicatrisation des plaies et la gestion de la douleur, elle fait l’objet d’études de plus en plus nombreuses concernant ses effets thérapeutiques sur les troubles neurologiques, notamment la maladie d’Alzheimer.

Avant d’aborder le potentiel de la Photobiomodulation cérébrale dans la Maladie d’Alzheimer, il est essentiel de comprendre les mécanismes sous-jacents de la maladie d’Alzheimer.
La maladie d’Alzheimer est caractérisée par l’accumulation de plaques bêta-amyloïdes et d’enchevêtrements neurofibrillaires de protéine tau dans le cerveau, entraînant un dysfonctionnement neuronal et, à terme, la mort cellulaire. De plus, le stress oxydatif, l’inflammation et l’altération de la fonction mitochondriale contribuent à la progression de la maladie d’Alzheimer.

Lorsque l’énergie lumineuse proche infrarouge pénètre le cuir chevelu et le crâne, atteignant le tissu neuronal, elle est absorbée par les mitochondries. Ce processus stimule le métabolisme cellulaire, augmente la production d’ATP et réduit le stress oxydatif et l’inflammation.

Les effets thérapeutiques de la photobiomodulation dans la maladie d’Alzheimer proviendraient de sa capacité à moduler divers processus cellulaires impliqués dans la pathogenèse de la maladie d’Alzheimer.

Un mécanisme clé de la photobiomodulation contre la maladie d’Alzheimer est la stimulation de la fonction mitochondriale. Le dysfonctionnement mitochondrial est une caractéristique de la maladie d’Alzheimer et contribuerait à la dégénérescence neuronale. En stimulant l’activité mitochondriale, la photobiomodulation pourrait améliorer la production d’énergie cellulaire et atténuer le stress oxydatif, protégeant ainsi les neurones.

De plus, en réduisant le stress oxydatif, la photobiomodulation pourrait atténuer les lésions neuronales et favoriser la survie cellulaire. Le stress oxydatif résulte d’un déséquilibre entre la production d’espèces réactives de l’oxygène et la capacité de l’organisme à les détoxifier, entraînant des lésions et un dysfonctionnement cellulaires. Il a été démontré que la photobiomodulation transcrânienne (Photobiomodulation cérébrale) renforce l’activité des enzymes antioxydantes, telles que la superoxyde dismutase et la catalase, tout en réduisant la production d’espèces réactives de l’oxygène.
Ce double effet contribue à rétablir l’équilibre redox au sein des neurones, les protégeant ainsi des dommages oxydatifs et favorisant leur survie. En ciblant le stress oxydatif, la PBM pourrait offrir des bénéfices neuroprotecteurs dans la maladie d’Alzheimer, ralentissant potentiellement la progression de la maladie et préservant les fonctions cognitives.

Il a également été démontré que la photobiomodulation module les voies inflammatoires, atténuant potentiellement la neuroinflammation, autre caractéristique de la maladie d’Alzheimer. Cet effet anti-inflammatoire de la photobiomodulation a des implications importantes pour le traitement de la maladie d’Alzheimer, car la neuroinflammation chronique contribue aux lésions neuronales et au déclin cognitif.

De plus, il a été démontré que la photobiomodulation favorise la neurogenèse et la synaptogenèse, processus essentiels au maintien des fonctions cognitives et à la plasticité synaptique. En stimulant la croissance de nouveaux neurones et en renforçant les connexions synaptiques, la photobiomodulation pourrait contribuer à contrer la perte neuronale et la perturbation synaptique caractéristiques de la maladie d’Alzheimer.

Pour acheminer l’énergie proche infrarouge jusqu’au cerveau à travers le crâne, le cuir chevelu et les cheveux afin de déclencher une photobiomodulation, trois facteurs importants sont nécessaires :

* Longueurs d’onde de la lumière NIR : de 810 nm à 1100 nm

* Forme permettant de contourner les cheveux et de maximiser le contact avec le cuir chevelu

* Densité de puissance/irradiance suffisamment élevée : supérieure à 100 mW/cm² ( une densité de puissance/irradiance suffisante est nécessaire pour que l’énergie lumineuse pénètre le cuir chevelu et l’os).

Plusieurs études précliniques ont démontré les effets bénéfiques de la photobiomodulation (PBM) dans des modèles animaux de la maladie d’Alzheimer.
Par exemple, une étude publiée dans Neurobiology of Aging par De Taboada et al. (2011) a montré que la photobiomodulation transcrânienne réduisait les plaques bêta-amyloïdes et améliorait la mémoire chez un modèle murin de la maladie d’Alzheimer.

De même, une autre étude de Yang et al. (2018) publiée dans Neurophotonics a rapporté que la PBM diminuait l’hyperphosphorylation de la protéine tau et atténuait les déficits cognitifs chez des souris atteintes de la maladie d’Alzheimer.

Les données cliniques obtenues avec le Vielight Neuro suggèrent que la photobiomodulation (PBM) pourrait offrir des bénéfices thérapeutiques aux patients atteints de la maladie d’Alzheimer.

Une étude pilote menée par Saltmarche et al. (2017) avec le Vielight Neuro et publiée dans le Journal of Alzheimer’s Disease a montré que la photobiomodulation transcrânienne améliorait les fonctions cognitives et les activités de la vie quotidienne chez les patients atteints de maladie d’Alzheimer légère à modérée.

En 2019, le Dr Linda Chao, professeure aux départements de radiologie, d’imagerie biomédicale et de psychiatrie de l’Université de Californie, a confirmé les résultats de notre essai pilote de 2015 sur la démence grâce à sa propre étude indépendante sur la photobiomodulation cérébrale dans la démence, réalisée avec le Vielight Neuro Gamma chez des participants atteints de démence.

Huit participants diagnostiqués avec une démence ont été randomisés pour recevoir soit les soins habituels, soit des traitements de photobiomodulation (PBM) à domicile pendant 12 semaines. Les traitements PBM ont été administrés à domicile à l’aide du Vielight Neuro Gamma, un appareil de photobiomodulation cérébrale émettant une densité de puissance de 100 mW/cm² à 810 nm et 40 Hz.

Plusieurs types d’évaluations ont été utilisés :

Échelle d’évaluation de la maladie d’Alzheimer (ADAS-cognitive) et Inventaire neuropsychiatrique (NPI) à l’inclusion et aux semaines 6 et 12 ;

Imagerie par résonance magnétique (IRM) et IRM fonctionnelle au repos à l’inclusion et à la semaine 12.

Résultats :

Après 12 semaines, des améliorations ont été observées aux scores ADAS-cognitifs et NPI.

Dans cette étude, le groupe PBM a présenté une amélioration moyenne de 12,3 points sur l’échelle NPI-FS après 6 semaines et de 22,8 points après 12 semaines de traitement.

À titre de comparaison, les essais pharmacologiques antérieurs du donépézil n’ont rapporté aucune différence par rapport au placebo concernant les symptômes comportementaux mesurés par l’échelle NPI, ni concernant la qualité de vie.

Il est important de noter qu’aucun effet indésirable n’a été associé aux traitements PBM dans cette étude, ni dans celle de Saltmarche et al. En revanche, de nombreux traitements pharmacologiques de la démence approuvés par la FDA sont associés à des effets secondaires importants, tels que diarrhée, vomissements, nausées et fatigue.

Le troisième résultat de cette étude est l’augmentation de la perfusion cérébrale (DSC) après 12 semaines dans le groupe PBM par rapport au groupe témoin. Ce résultat concorde avec les études précédentes rapportant des augmentations, liées à la PBM, du débit sanguin cérébral local (DSCl), de la consommation d’oxygène, de l’hémoglobine totale, d’un indicateur du DSCr, et des concentrations d’hémoglobine oxygénée et désoxygénée (augmentation/diminution).

Il est intéressant de noter que les augmentations de perfusion liées à la PBM étaient plus marquées dans les régions d’intérêt pariétales. Ceci pourrait être lié au fait que le dispositif Vielight Neuro Gamma utilisé dans cette étude comportait trois groupes de LED transcrâniennes au-dessus du lobe pariétal et un seul au-dessus du lobe frontal. Ce résultat pourrait également s’expliquer par le fait que la lumière NIR pénètre plus profondément dans le lobe pariétal que dans le lobe frontal, en raison de la densité de puissance plus élevée des modules LED transcrâniens postérieurs.

Des modifications de la connectivité du réseau du mode par défaut ont été décrites chez les populations à risque de développer la maladie d’Alzheimer (MA), ainsi que chez les patients atteints de la maladie d’Alzheimer. Étant donné que la diminution de la connectivité du réseau du mode par défaut est une observation fréquente dans les études de connectivité au repos chez les patients atteints de la maladie d’Alzheimer, l’augmentation de la connectivité fonctionnelle entre le cortex cingulaire postérieur et les nœuds LP du réseau du mode par défaut dans le groupe photobiomodulation après 12 semaines, comparativement au groupe témoin, est significative.

Des études ont rapporté une augmentation de la connectivité fonctionnelle du réseau du mode par défaut après des traitements pharmacologiques chez des patients atteints de la maladie d’Alzheimer légère à modérée. D’autres études ont également rapporté des modifications de la connectivité fonctionnelle après une intervention non pharmacologique chez des patients atteints de troubles cognitifs légers. À notre connaissance, il s’agit du premier rapport faisant état de modifications de la connectivité fonctionnelle chez des patients atteints de démence après une intervention non pharmacologique.

La maladie d’Alzheimer représente un défi majeur pour la santé mondiale, exigeant des approches thérapeutiques et de prise en charge innovantes. La photobiomodulation cérébrale constitue une modalité thérapeutique prometteuse qui exploite le pouvoir de la lumière pour stimuler la fonction cellulaire et favoriser la neuroprotection. Bien que des recherches supplémentaires soient nécessaires, les données émergentes suggèrent que la photobiomodulation pourrait offrir un espoir aux personnes atteintes de la maladie d’Alzheimer et à leurs familles.

En conclusion, la photobiomodulation cérébrale présente un potentiel considérable en tant qu’intervention non invasive, sûre et efficace contre la maladie d’Alzheimer. En ciblant les mécanismes pathologiques sous-jacents et en favorisant la santé neuronale, la photobiomodulation pourrait ouvrir une nouvelle ère pour le traitement de cette maladie dévastatrice.