Projet ANR-12-JSV4-0007 – FIHSC : Imagerie Fonctionnelle de la Moelle Epinière de l'Homme
Programme : JCJC - SVSE 4 - Neurosciences (JCJC SVSE 4)
Année de financement : 2012
Coordinateur du projet : Madame Véronique MARCHAND-PAUVERT (Physiologie et Physiopathologie de la Motricité chez l'Homme)
Partenaires : Physiologie et Physiopathologie de la Motricité Chez l'Homme
Montant : 126256.0 euros
Date de début : 2013
Durée : 24 mois
Résumé : Imagerie fonctionnelle de la moelle épinière de l'HommeLes techniques d'imagerie permettent de poser un diagnostic sur une atteinte neurologique et déterminer la meilleure optique thérapeutique. Ces techniques sont optimales au niveau du cerveau mais en cours de développement au niveau de la moelle épinière. Le projet FIHSC a pour objectif de coupler différentes approches afin d'interpréter les images de la moelle épinière.
Interpreter l'imagerie spinale pour le diagnostic et cibler la thérapieLa plus grande avancée médicale récente sur le plan technique est l'imagerie basée sur la résonance magnétique (IRM). L'IRM anatomique permet de voir les structures composant notre cerveau et l'IRM fonctionnelle permet de les voir en action. Au niveau cérébral, l'IRM a permis d'affiner le diagnostic de maladies neurologiques, de cibler des lésions pour en faciliter l'exérèse etc. L'IRM anatomique au niveau vertébral est également utilisée pour diagnostiquer les anomalies rachidiennes et comme support à la chirurgie orthopédique notamment. Des méthodes plus récentes ont permis de voir les grandes voies nerveuses joignant la moelle au cerveau mais il n'est pas encore possible d'utiliser l'IRM pour voir les connexions neurales au niveau de la moelle épinières et leur fonctionnement. En résumé, l'approche fonctionnelle en IRM de la moelle épinière n'est pas encore possible. L'électrophysiologie indirecte permet d'accéder à la connectivité neurale au niveau de la moelle et donc tester leur fonction. L'objectif du projet FIHSC est dont de coupler l'IRM et l'électrophysiologie afin de permettre une approche anatomique et fonctionnelle de la moelle épinière de l'Homme. Nous avons choisi deux modèles pathologiques d'atteintes de la voie corticospinale entraînant un handicap moteur, l'une ayant pour origine une dégénérescence encore mal comprise des voies motrices, la sclérose latérale amyotrophique (SLA), et l'autre consécutive à une lésion d'origine vasculaire au niveau du cerveau (l'accident vasculaire cérébral entraînant une hémiplégie). Sur le plan clinique, l'objectif est d'utiliser cette approche combinée pour déterminer i) s'il existe une atteinte des intégrations sensorielles pour le contrôle moteur chez des patients atteints de SLA et ii) si l'application d'un courant continu au niveau cérébral (tDCS) peut entrainer des modifications de l'activité neurale au niveau de la moelle épinière et aider à la récupération fonctionnelle des patients hémiplégiques.
Imagerie et electrophysiologie de la moelle épinièreImagerie multiparamétrique de la moelle épinière de l'Homme pour une évaluation quantitative des structures médullaires permettant d'évaluer le niveau d'atteinte sur le plan anatomiqueElectrophysiologie indirecte basée sur l'analyse du signal électromyographique (EMG, au niveau du muscle) ou électroencéphalographique (EEG, au niveau du cerveau) et leurs modifications après stimulations de troncs nerveux périphériques et/ou du cortex cérébral
Résumé de la soumission : Les recherches sur la moelle épinière de l’Homme et sur ses interactions avec les centres supra-spinaux ne sont pas aussi développées que sur le cerveau, essentiellement pour des raisons méthodologiques. En raison d’une résolution spatiale encore insuffisante, l’imagerie par résonnance magnétique (IRM) ne permet pas une étude fine des structures spinales visées du fait de leur petite taille. Néanmoins, des modèles récemment développés à partir des images du tenseur de diffusion et du transfert de magnétisation ont permis une évaluation quantitative des grands faisceaux de la moelle épinière (myélinisation, nombre de fibres). Cependant, ces nouvelles méthodes d’analyse ne permettent toujours pas d’étudier les caractéristiques fonctionnelles des réseaux spinaux et leurs interactions ascendantes et descendantes avec les structures du tronc cérébral et du cerveau. Des méthodes d’électrophysiologie ont été développées pour étudier, de façon indirecte, le système nerveux central de l’Homme et ont permis une description relativement détaillée de l’organisation des circuits médullaires et de leur excitabilité selon les conditions du mouvement. Ces méthodes ont également leurs limites, notamment dans l’étude des voies de transmission de la commande motrice descendante et des interactions avec les structures du mésencéphale et les noyaux gris. Les méthodes d’IRM et d’électrophysiologie ont jusqu’à présent été développées séparément alors qu’elles sont complémentaires et que leur combinaison permettrait une étude anatomo-fonctionnelle des interactions cerveau-moelle. Le projet d’équipe est de regrouper des experts de ces deux approches méthodologiques et de développer de nouveaux modèles basés sur des données expérimentales, qui permettront une analyse plus fine des réseaux médullaires et de leur interaction avec les structures supraspinales. Cette nouvelle approche permettra de mieux caractériser sur un plan anatomique et fonctionnel, les bases neurales des interactions entre le cerveau et la moelle épinière de l’Homme et leurs modifications après une lésion traumatique, vasculaire ou dégénérative du système nerveux central, affectant les fonctions motrices. Une meilleure connaissance des circuits impliqués dans le contrôle sensitivo-moteur des quatre membres et des mécanismes neuraux sous-tendant la plasticité post-lésionnelle impliquée dans la motricité résiduelle et/ou la récupération des fonctions motrices permettra, d’une part, de mieux caractériser une atteinte de ces fonctions (diagnostic plus précoce des atteintes neuro-dégénératives) et, d’autre part, de mieux déterminer les cibles thérapeutiques (rééducation fonctionnelle). L’équipe regroupe des chercheurs, médecins et ingénieurs spécialistes de l’IRM, de la modélisation et de l’électrophysiologie indirecte, en poste sur le site de la Pitié-Salpêtrière, et des jeunes chercheurs et apprentis chercheurs qui seront formés aux deux approches et présenteront alors une double compétence. L’équipe collaborera avec des médecins-chercheurs d’autres hôpitaux et avec des instituts internationaux (Canada, Australie). Cette collaboration marque le début d’une nouvelle équipe qui intègrera le Laboratoire d’Imagerie Fonctionnelle (LIF, UMR_S 678 INSERM/Université Pierre et Marie Curie -UPMC- Paris 6, H. Benali) dans le cadre du prochain plan quinquennal 2014-2018. La demande de financement porte sur deux projets à court terme correspondant chacun, à la poursuite de projets scientifiques qui étaient jusqu’alors menés de manière parallèle par le groupe d’électrophysiologie (V. Marchand-Pauvert, Er 6 UPMC) et le groupe d’IRM (H. Benali, UMR_S 678 INSERM/UPMC). La fusion des deux groupes va permettre de coupler les deux approches méthodologiques et de documenter les rapports entre anatomie et fonction des structures ciblées.
Résultats : Chez les patients SLA, l'IRM a révélé une atteinte anatomique des voies sensori-motrices et l'electrophysiologie, une désorganisation fonctionnelle des réseaux sensori-moteur.
Nous avons observé que la tDCS modifie l'activité des réseaux spinaux chez des sujets sains et avons commencé l'étude chez les patients hémiplégiques.
Perspectives : Nous allons continuer a inclure des patients afin d'avoir des cohortes suffisantes pour faire des comparaisons valides. Nous allons tester s'il existe une corrélation entre les données anatomiques (IRM) et les données fonctionnelles (électrophysiologie).
Publications et brevets : en cours