Neuroimagerie multimodale dans la maladie d'Alzheimer : étude des interactions structure-fonction et self-mémoire : [Thèse soutenue sur un ensemble de travaux]
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Abstract EN:
Neuroimaging of Alzheimer’s disease has highlighted that grey matter atrophy measured with MRI mainly concerned the medial temporal lobes while grey matter hypometabolism measured with FDG-PET concerned posterior associative brain regions, especially the posterior cingulate cortex. The diaschisis hypothesis proposes that hippocampal atrophy induces remote functional alterations through cingulum bundle white matter fibers disruption, a white matter tract connecting the hippocampus and the posterior cingulate cortex. The aim of this thesis was to bring arguments to this diaschisis hypothesis and to assess the potential functional outcomes of this diaschisis. In a first study we have shown, in 18 patients with mild Alzheimer’s disease, that hippocampal atrophy was specifically related to cingulum atrophy in turn correlated to posterior cingulate hypometabolism. Moreover, local atrophy did not independently contribute to posterior cingulate hypometabolism above the distant effect of hippocampal atrophy. In a second longitudinal study in 17 patients at a predementia stage of Alzheimer’s disease (aMCI), we highlighted the sequential relationships between these neuroimaging brain alterations. We found that baseline hippocampal atrophy was related to both cingulate and uncinate fasciculi WM atrophy rates of change. Baseline cingulum bundle white matter atrophy was in turn related to posterior and anterior cingulate metabolic rates of change, while baseline uncinate fasciculus WM atrophy was related to subgenual metabolic rate of change. Complementary analyses showed that all these relationships were unidirectional. Finally, we conducted a functional MRI study in 29 healthy young subjects to assess the neural basis of the interactions between self-reference and memory encoding. Indeed, self-referential has long been described to improve memorization but the neural bases and underlying processes of this effect remain unclear. Our study revealed that the anterior cingulate cortex was specifically involved in self-referential encoding by opposition to encoding through semantic judgment. This anterior cingulate area was the same as that evidenced in our previous disconnection study. This last functional MRI experimentation is currently being proposed to patients with aMCI and Alzheimer’s disease. It will allow us to directly assess whether the hippocampal-anterior cingulate diaschisis highlighted in the second study induces alterations in the interactions between self-reference and memory encoding themselves possibly related to memory, but potentially also identity deficits
Abstract FR:
Les profils d'altération morphologique de la substance grise tels que mesurés à l’IRM dans la maladie d'Alzheimer mettent en évidence une atrophie prédominante des lobes temporaux internes alors que des profils d'atteinte fonctionnelle mis en évidence avec la TEP-FDG soulignent l'altération des aires associatives postérieures, notamment le cortex cingulaire postérieur. Afin de rendre compte de cette discordance, l'hypothèse d'un diaschisis a été émise, où l'altération morphologique hippocampique entraînerait un hypofonctionnement à distance dans le cortex cingulaire postérieur via la perte d'intégrité des fibres de substance blanche du cingulum, reliant anatomiquement ces deux structures. Le but de cette thèse a été d'apporter des arguments en faveur de cette hypothèse et d'en évaluer les potentiels retentissements fonctionnels. Dans une première étude chez 18 patients au stade léger de la maladie d'Alzheimer nous avons montré que l'atrophie hippocampique est spécifiquement corrélée à l'atrophie du cingulum, elle-même corrélée à l'hypométabolisme du cortex cingulaire postérieur. De plus, l'atrophie de substance grise du cortex cingulaire postérieur s'est révélé n'avoir pas d'influence propre sur l'hypométabolisme du cortex cingulaire postérieur au-delà de l'influence à distance de l'atrophie hippocampique via l'altération du cingulum. Une deuxième étude longitudinale chez 17 patients au stade prédémentiel de la maladie d'Alzheimer (aMCI) a quant à elle permis d'étudier les relations séquentielles entre ces altérations cérébrales mesurées avec la neuroimagerie. Ainsi, nous avons montré que l'atrophie initiale de l'hippocampe était reliée à l'évolution de l'atrophie de la substance blanche au sein de deux faisceaux de substance blanche : le cingulum et le faisceau unciné. L'atrophie initiale du cingulum était a son tour corrélée à l'évolution de l'hypométabolisme de la partie rétrospléniale du cortex cingulaire postérieur et du cortex cingulaire antérieur. L'atrophie initiale du faisceau unciné était quant à elle reliée à l'évolution de l'hypométabolisme du cortex subgénual. Des analyses complémentaires nous ont permis de montrer que toutes ces relations étaient unidirectionnelles. Enfin, nous avons mené une dernière étude en IRM fonctionnelle chez 29 sujets jeunes sains portant sur les bases neurales des relations entre encodage en mémoire et référence à soi. En effet, la référence à soi est connue pour améliorer les performances mnésiques mais les bases neurales et les processus sous-tendant cet effet restent à découvrir. Cette étude a permis de montrer que le cortex cingulaire antérieur était spécifiquement activé durant l’encodage de l'information associé à une tâche de référence à soi, par opposition à une tâche de jugement sémantique. Cette région est la même que celle révélée dans notre précédente étude de disconnection. Cette dernière expérimentation, actuellement en cours de réalisation chez des patients souffrant de maladie d’Alzheimer et de aMCI permettra directement d'évaluer si le diaschisis hippocampo-cingulaire antérieur mis en évidence dans la deuxième étude de cette thèse entraîne des déficits d'interaction entre référence à soi et mémoire qui pourraient donner lieu à des troubles mnésiques mais également identitaires