The Visual Impairment/Cognitive Impairment Co-morbidity : Examining the Genotype-Structure-Function Relationship

Un nombre de recherches rapportent une forte cooccurrence de la dégénérescence maculaire liée à l'âge (DMLA) et la maladie d'Alzheimer (AD), ce qui suggère que les déficiences visuelles et cognitives peuvent être liées. Ceci est davantage soutenu par des similitudes structurelles dans la rétine et le cerveau qui sont des facteurs de risque de maladie partagés et des preuves histopathologiques, y compris le bêta-amyloïde. En raison de cela, l'hypothèse selon laquelle DMLA et AD peuvent également partager des facteurs de risque génétiques. L'objectif de cette recherche était de reproduire des études démontrant une incidence plus élevée d'altération cognitive chez les personnes atteintes de DMLA et d'explorer la relation entre le génotype, la structure, et la fonction dans cette comorbidité.  Les résultats ont montré qu'un plus grand nombre de personnes atteintes de DMLA ont obtenu un résultat positif pour déficience cognitive par rapport aux témoins. Le résultat MoCA moyen pour le groupe DMLA était inférieur à celui du groupe témoin, mais ce n'était pas significatif. Ces résultats positifs pour déficience cognitive dans la DMLA et les groupes témoins diffèrent considérablement sur les domaines cognitifs avec lesquels ils avaient des difficultés. Bien que les contrôles aient des difficultés avec la mémoire seulement, ceux avec DMLA ont eu de la difficulté avec la mémoire en plus d'autres domaines cognitifs, ce qui indique un risque plus élevé de progression vers AD.  Les résultats génétiques ont montré que les polymorphismes de nucléotide unique (SNP), CFHY402H et ARMS2A69S de DMLA les plus fréquents se produisent dans les fréquences attendues au sein de la population québécoise. FADS1 rs174547, qui a une contribution moins significative à AMD, a été constaté surreprésenter dans la population québécoise, ce qui indique un effet fondateur pour ce SNP. En terme de fonction visuelle, les transporteurs de CFHY402H se sont révélés avoir une mauvaise stabilité de la fixation par rapport aux non-porteurs, tandis que les porteurs d'ARMSA69S avaient une acuité visuelle et une sensibilité au contraste plus médiocres. L'analyse de la structure rétinienne a révélé que CFHY402H était liée à l'augmentation de la zone de Drusen, à la réflexivité moyenne et à l'atrophie géographique, tandis que l'ARMS2A69S avait moins de corrélations avec les caractéristiques du Drusen. Ensemble, ces résultats suggèrent que le SNP de CFH joue un rôle dans la perturbation de l'architecture de la rétine alors que le SNP ARMS2 est impliqué dans le dysfonctionnement des photorécepteurs. Ceci est encore mis en évidence par les résultats des mesures psychophysiques, où les porteurs d'ARMS2A69S avaient une difficulté particulière avec les stimuli de premier ordre qui dépendent fortement de la sensibilité au contraste. Bien qu'aucune différence significative n'a été trouvée dans la performance cognitive basée sur le statut de transporteur CFH ou ARMS2, tous ceux qui ont obtenu une évaluation positive pour une déficience cognitive étaient des porteurs du SNP FADS1 avec des homozygotes ayant les scores cognitifs les plus bas.  Ces résultats ont des répercussions sur les domaines de la génétique, de la biologie et de la rééducation à faible vision. En explorant la comorbidité cognitive de DMLA dans l'ensemble du spectre de la fonction génotype-structure, la communication à travers les sciences augmente pour mieux servir la population croissante confrontée à cette comorbidité. Research reports a high co-occurrence of Age-related Macular Degeneration (AMD) and Alzheimer’s Disease (AD), suggesting that visual and cognitive impairments may be related. This is further supported by structural similarities in the retina and brain, shared disease risk factors, and histopathological evidence, including beta-amyloid. Due to this, it is hypothesized that AMD and AD may share genetic risk factors as well. The goal of this research was to replicate studies demonstrating a higher incidence of cognitive impairment among individuals with AMD, and to explore the relationship among genotype, structure, and function in this co-morbidity.  The results showed a greater number of individuals with AMD scored positive for mild cognitive impairment (MCI) compared to controls. Mean Montreal Cognitive Assessment score for the AMD group was lower than that of the control group, however this was not significant. Those scoring positive for MCI in the AMD and control groups did differ significantly on the cognitive domains with which they had difficulty. While controls had difficulty with only memory, those with AMD had difficulty with memory in addition to other cognitive domains, indicating a higher risk of progression to AD. The genetic results showed that the most common AMD single nucleotide polymorphisms (SNPs), CFHY402H and ARMS2A69S, occur in the expected frequencies within the Quebec population. FADS1 rs174547, which has a less significant contribution to AMD, was found to be overrepresented in the Quebec population, indicating a possible Founder Effect for this SNP. In terms of visual function, carriers of CFHY402H were found to have greater ecentricity compared to non-carriers while carriers of ARMSA69S had poorer visual acuity and contrast sensitivity. Analysis of retinal structure revealed CFHY402H was related to increased drusen area, mid reflectivity, and geographic atrophy, meanwhile ARMS2A69S had fewer correlations with characteristics of drusen. Taken together, these results suggest that the CFH SNP plays a role in the disruption of retinal architecture while the ARMS2 SNP is involved in photoreceptor dysfunction. This is further evidenced by the results of psychophysical measures, where carriers of ARMS2A69S had particular difficulty with first order stimuli which relies heavily on contrast sensitivity. Although no significant differences were found in cognitive performance based on CFH or ARMS2 carrier status, all those scoring positive for MCI were carriers of the FADS1 SNP with homozygotes having the lowest cognitive scores. These results have implications for the fields of genetics, biology, and low vision rehabilitation. Exploration of the AMD/cognitive impairment co-morbidity across the spectrum of genotype-structure-function increases communication across the sciences to better serve the growing proportion of the population facing this co-morbidity.

Keyphrases: Fatty Acid Desaturase 1 (FADS1), Drusen, La dégénérescence maculaire liée à l'âge (DMLA), la maladie d'Alzheimer (AD), la déficience cognitive légère, le facteur de complément H (CFH), la susceptibilité à la maculopathie liée à l'âge 2 (ARMS2), la désaturase acide gras 1 (FADS1), le nucléotide unique polymorphisme (SNP), fonction visuelle, Age-related Macular Degeneration (AMD), Alzheimer’s Disease (AD), Mild Cognitive Impairment (MCI), Complement Factor H (CFH), Age-related Maculopathy Susceptibility Gene 2 (ARMS2), Single nucleotide polymorphism (SNP), Drusen, Retina, Visual function