Selon une étude menée par l'University of California, San Francisco publiée dans Neuron,les chercheurs auraient utilisé des cartes des connexions cérébrales pour prédire comment l’atrophie cérébrale se propagerait chez des patients atteints de démence frontotemporale (frontotemporal dementia, FTD), renforçant ainsi les preuves de plus en plus évidentes que la perte de cellules cérébrales associée à la démence réseaux de cerveau établis. Selon ces derniers, les résultats leur permettent de mieux comprendre la propagation de la neurodégénérescence et pourraient déboucher sur de nouveaux outils cliniques permettant d'évaluer dans quelle mesure de nouveaux traitements ralentissent ou bloquent la trajectoire prévue de ces maladies.
La FTD, la forme de démence la plus répandue chez les moins de 60 ans, comprend un groupe d'affections neurodégénératives présentant divers symptômes linguistiques et comportementaux. Comme dans le cas de la maladie d'Alzheimer, les chercheurs soulignent que la diversité des symptômes de FTD reflète des différences significatives dans la manière dont la maladie neurodégénérative se propage dans le cerveau des patients. En raison de cette variabilité, il est difficile de cerner les facteurs biologiques de l'atrophie cérébrale et pour les essais cliniques d'évaluer si un nouveau traitement a un impact sur la progression de la maladie d'un patient.
Les chercheurs ont découvert que les maladies neurodégénératives ne se propagent pas de manière uniforme dans toutes les directions, comme une tumeur, mais peuvent passer d'une partie du cerveau à une autre le long des circuits anatomiques qui relient ces réseaux ensemble.
Pour l'étude, les chercheurs ont étudie dans quelle mesure des cartes de réseaux neuronaux basées sur des balayages cérébraux chez des individus en bonne santé pouvaient prédire la propagation de l'atrophie cérébrale chez les patients FTD au cours d'une année.
Les chercheurs ont recruté 42 patients au centre de mémoire et de vieillissement atteints de démence comportementale variante fronto-temporale (behavioral variant fronto-temporal dementia bvFTD), une forme de FTD faisant en sorte que les patients manifestent des comportements sociaux inappropriés, et 30 patients atteints d'aphasie progressive primaire variant sémantique (semantic variant primary progressive aphasia, svPPA), forme de FTD qui affecte principalement les capacités linguistiques des patients. Lors de leurs premières visites, chacun de ces patients avait subi une IRM de base afin d'évaluer l'étendue de la dégénérescence cérébrale existante, puis avait fait l'objet d'une analyse de suivi environ un an plus tard pour mesurer l'évolution de la maladie.
Les chercheurs ont tout d’abord estimé où l’atrophie cérébrale observée dans les analyses de base de chaque patient avait commencé, en partant de l’hypothèse selon laquelle la dégénérescence cérébrale commençait à un endroit particulièrement vulnérable, puis se propageait dans des régions cérébrales connectées anatomiquement. À cette fin, les chercheurs ont élaboré des cartes standardisées des principaux partenaires fonctionnels de 175 régions différentes du cerveau, sur la base d'analyses IRM fonctionnelles (IRMf) de 75 adultes en bonne santé. Ils ont ensuite identifié lequel de ces réseaux correspondait le mieux au modèle d'atrophie cérébrale observé lors des scanners cérébraux de base d'un patient FTD donné et a défini le centre de ce réseau comme l'épicentre probable de la dégénérescence du patient.
Ils ont ensuite utilisé les mêmes cartes de connectivité standardisées pour prédire où l'atrophie cérébrale du patient s'était vraisemblablement propagée lors des analyses de suivi effectuées un an plus tard, et ont comparé la précision de ces prédictions à d'autres qui n'intégraient pas la connectivité réseau fonctionnelle.
Ils ont constaté que deux mesures de connectivité particulières amélioraient de manière significative leurs prédictions concernant les chances d'une région cérébrale donnée de développer une atrophie cérébrale entre les balayages cérébraux de référence et de suivi. L'une d'elles, appelé chemin le plus court vers l'épicentre, indique le nombre d'étapes synaptiques de cette région à partir de l'épicentre estimé de la maladie, essentiellement le nombre de maillons de la chaîne neurale reliant les deux zones, tandis que l'autre est appelée risque nodal, représente le nombre de régions connectées à une région donnée subissent déjà une atrophie importante.
Les chercheurs ont découvert qu'en moyenne, ces deux mesures de la connectivité réseau permettaient de mieux prédire la propagation de la maladie chez une nouvelle région du cerveau que sa simple distance en ligne droite de l'atrophie existante du patient. Dans de nombreux cas, la maladie a complètement contourné les zones cérébrales adjacentes mais non reliées anatomiquement aux régions déjà atrophiées, passant plutôt à des régions plus fonctionnellement liées.
Bien que cette méthode soit très prometteuse, les chercheurs mentionnent, en terminant, qu’elle n’était pas encore prête pour une utilisation clinique. Ils espèrent améliorer la précision de leurs prévisions en utilisant, entre autres approches, des cartes de réseau individualisées pour chaque patient plutôt que des cartes de connectivité moyennes et en développant des modèles de prévision plus spécialisés pour des sous-types particuliers de FTD.
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