La plupart des adultes atteints de trisomie 21, développent une pathologie semblable à la maladie d’Alzheimer avant l’âge de 40 ans. Cette pathologie de type Alzheimer à apparition précoce dans la trisomie 21, est généralement attribuée à un dosage accru du gène de la protéine précurseur de l’amyloïde (APP), situé sur le chromosome 21. La maladie d’Alzheimer est la cause la plus fréquente de démence, un terme général désignant la perte de mémoire et d’autres capacités cognitives suffisamment graves pour interférer avec la vie quotidienne. Les changements microscopiques dans le cerveau commencent bien avant les premiers signes de perte de mémoire, et les scientifiques pensent que la maladie d’Alzheimer empêche les cellules du cerveau de faire leur travail. Les cellules endommagées finissent par mourir, entraînant des changements irréversibles dans le cerveau.
Le premier changement que l’on peut constater dans le cerveau d’une personne porteuse de trisomie 21, est notamment l’accumulation anormale à l’extérieur des cellules du cerveau, du peptide ß-amyloïde (produit de clivage de la protéine APP), qui conduit à la formation de « plaques amyloïdes ».
Un autre changement que l’on peut observer est lié à l’accumulation anormale de la protéine Tau dans les neurones (enchevêtrements neurofibrillaires), conduisant à leur dégénérescence (voir l’illustration ci-dessous).