Differences in brain structure between males and females diagnosed with schizophrenia

Les progrès dans le domaine de la neuroimagerie cérébrale ont permis une certaine compréhension des maladies mentales comme la schizophrénie. Cependant, peu de résultats sont cohérents et ils sont souvent contradictoires, ce qui rend difficile de tirer des conclusions concrètes par rapport à la maladie. Plusieurs facteurs jouent un rôle dans les résultats divergents et convergents : Les différentes techniques d'imagerie et les analyses, le nombre de patients inclus dans les études, l'âge des patients, l'âge de l’'apparition de la maladie, les critères de diagnostic, les effets du traitement antipsychotique, le statut social, ainsi que les comorbidités, font partie de ces facteurs. Bien que les différences cérébrales entre femmes et hommes « normaux » sont bien établies, ce n’est que ces dernières années que des études en neuroimagerie de la schizophrénie ont abordé les différences homme-femme comme une explication potentielle des résultats discordants de l’imagerie cérébrale. L'objectif de cette thèse est de comprendre le rôle du sexe (genre féminin et masculin) dans les anomalies anatomiques observées dans la schizophrénie; ceci, en réalisant des études qui contrôlent, autant que possible, l'effet de différentes variables confondantes et en utilisant des analyses d’IRM automatisées chez des patients et des sujets sains de même âge et du même sexe.  Une brève revue globale des résultats actuels dans le domaine de la schizophrénie ainsi que des résultats liés aux différences entre les sexes dans la schizophrénie vont être présentés. La première étude visait à étudier l'influence des différences de sexe sur des mesures de la gyrification corticale de la schizophrénie. Étant donné que la schizophrénie est une maladie dont les «symptômes cliniques » ont un impact négatif sur la qualité de vie des patients qui en souffrent, nous avons exploré la relation entre la gyrification corticale et les différents symptômes de la schizophrénie chez les hommes et les femmes atteints de ce trouble psychiatrique. Le rôle du sexe sur la gyrification corticale et son association aux symptômes a été à peine étudié chez les patients atteints de schizophrénie ; c’est pour cette raison que, nous croyons que cette étude est d’une importante valeur.  Dans cette première étude, des images 3T T1 ont été acquises auprès de 48 patients atteints de schizophrénie (24 hommes [SZ-M] et 24 femmes [SZ-F]) et 48 volontaires sains (24 hommes [NC-M] et 24 femmes [NC-F]), appariés en fonction de l'âge et du sexe. Des mesures d’indice de gyrification (IG) pour chaque hémisphère et les quatre lobes cérébraux (frontaux, temporal, pariétal, et occipital) ont été effectuées en utilisant le pipeline de CIVET, lequel est entièrement automatisé. Plusieurs résultats intéressants ont émergé: les patients avaient des valeurs inférieures importantes de l’IG global par rapport aux témoins; SZ-M avaient des valeurs d'IG hémisphériques significativement inférieurs par rapport à NC-M, cela n'a pas été observé dans les groupes de femmes. Aucune différence entre les sexes dans les valeurs de diminution de l’IG avec l'âge n’a été observés chez les témoins sains par contre, une diminution de la valeur de l’IG avec l’âge chez les patients était plus importante chez les patients homme que les patients femmes. Une détérioration plus progressive dans l'hémisphère droit dans les deux groupes de patients a été observée, tout comme des réductions significatives des valeurs d’IG en relation avec la durée de la maladie chez SZ-M, mais pas chez SZ-F. Dans les groupes de patients, on observe des diminutions des valeurs d’IG dans les lobes frontaux bilatéraux et, le lobe occipital droit; le groupe SZ-M a montré une valeur d’IG significativement plus élevée par rapport à NC-M dans le lobe temporal droit; SZ-F a montré des valeurs d’IG significativement plus faibles dans les lobes bilatéraux frontaux, temporaux, pariétaux et le lobe occipital droit, par rapport à NC-F. Aucune corrélation significative n'a été trouvée entre les valeurs de l'IG et le profil de la symptomatologique dans les deux groupes de patients. Etant donné que l’IG reflète, en partie, des altérations dans le développement et la connectivité cérébrale, la diminution de l’IG observée chez les patients est en accord avec le modèle de développement neurobiologique de disconnectivité dans la schizophrénie. De plus, nous soulignons l'importance de l'âge ainsi que la durée de la maladie lorsque nous comparons les hommes et les femmes atteints de schizophrénie. Cependant, nous n'avons pas observé de corrélation significative n'a été trouvée entre les valeurs de l'IG et les symptômes, ce qui est d'un intérêt particulier et inattendu compte tenu des résultats de la neuroimagerie montrant par exemple certaines corrélations entre les symptômes positifs et certaines anomalies du lobe temporal dans la schizophrénie. Considérant ces résultats, nous avons décidé d'investiguer, dans notre deuxième étude, l'association entre les symptômes et les densités de matière grise (DMG) et de matière blanche (DMB) à la place des mesures de gyrification corticale. Nous avons utilisé la morphométrie basée sur le voxel "Voxel Based Morphometry (VBM8.0 with Diffeomorphic Anatomical Registration (Through Exponentiated Lie Algebra [DARTEL])" et la modélisation linéaire automatique (SPSS21.0 ALM) sur les images 3T T1 MPRAGE acquises auprès de 40 patients atteints de schizophrénie (SZ) et 41 témoins sains (NC). Nous avons trouvé que les patients atteints de schizophrénie avaient une DMG réduite dans le cortex cingulaire antérieur, le cortex temporal médian gauche et une DMG plus élevée dans le cortex cingulaire postérieur gauche par rapport aux sujets sains. Une diminution significative de DMB dans la région fronto-rectal inférieure gauche et la région pariétale postérieure gauche a été observée chez les patients comparés aux sujets sains. Nous avons trouvé des corrélations positives entre les symptômes positifs et la DMG dans l'insula gauche et le noyau caudé droit; et entre les symptômes négatifs et la DMG dans le cortex frontal médian droite et le lobe postérieur de cervelet droit. Nous avons aussi trouvé des corrélations négatives de DMG dans la région pariétale droite (précuneus), le lobe postérieur du cervelet gauche et les symptômes positifs; ainsi qu'entre la DMG du lobe antérieur du cervelet gauche et les symptômes négatifs. En outre, des corrélations positives ont été trouvées entre la DMB dans le cortex frontal médian droit et les symptômes positifs et entre le DMB dans la région frontale supérieure droite et les symptômes négatifs. Des corrélations négatives ont été trouvées entre les symptômes positifs et la DMB dans la région occipitale inférieure droite et le cunéus occipital droit, tandis que des corrélations négatives ont été trouvées entre la DMB et la région frontale supérieure gauche. Il est intéressant de noter que lorsque les symptômes ont été analysés par regroupement, nous avons trouvé que le symptôme de la désorganisation conceptuelle corrélait positivement avec la DMG totale et la DMB totale. L’augmentation de DMG a été associée à une diminution de la gravité des hallucinations et du manque de spontanéité; tandis que l'augmentation de DMB totale a été associée à la diminution de la sévérité de l'hostilité et des idées de grandeur. Une comparaison entre les groupes d'hommes a montré une diminution de la DMG chez les patients schizophrènes, tandis qu’aucune différences n’a été observée dans les groupes de femmes. Nous n’avons trouvé aucune corrélation entre la DMG, la DMB, le liquide cérébro-spinal, le volume total du cerveau, les symptômes individuels et la schizophrénie chez les sujets féminins. Chez les hommes atteints de schizophrénie, on observe des corrélations négatives importantes entre les idées de grandeur et la DMB; des corrélations positives entre la désorientation et la DMB. De plus on observe des corrélations entre et les déficits d'attention et de DMG et DMB. Nos résultats montrent que ces associations sont différentes chez les hommes et les femmes atteints de la schizophrénie. La symptomatologie de schizophrénie est un mélange de déficits cognitifs et socio-affectifs. Dans ce contexte, le but de notre troisième étude est d'étudier chez les patients atteints de la schizophrénie des DMG et DMB et leur relation avec l’acuité mnésique avec des contenus émotionnelles (négatives, positives et neutres) ainsi que étudier l'effet des différences de sexe sur nos résultats. Quarante et un patients droitiers, traités par antipsychotique, souffrant de schizophrénie (SZ) et 40 témoins sains (NC), tous droitiers, ont participé à l’étude. Nous avons utilisé des images de l'International Affective Picture System (IAPS), une banque d'images émotionnelles, et de l’IRM. On observe chez les témoins sains des corrélations entre les valeurs élevées de DMG du cortex pariétal postérieur, du lentiform, du putamen, noyau caudé, le cortex orbitofrontal inférieur gauche et la reconnaissance des images négatives. On observe des corrélations entre la DMG dans la région temporale gauche, fusiforme et la reconnaissance des images positives ; et également dans le cervelet antérieur gauche et l’acuité des images neutres. Chez les patients on observe des valeurs élevées des DMG dans le cortex occipital inférieur gauche et la reconnaissance des images négatives, mais aucune corrélation entre la capacité de reconnaissance des images positives ou neutres. Nous avons observé chez les témoins sains: des relations significatives entre la DMB dans le cortex pariétal postcentral gauche et la capacité de reconnaître des images négatives; dans le cortex temporal inferieur gauche, le cortex pariétal gauche (précuneus), le cortex frontal gauche et la capacité de reconnaissance des images positives; des valeurs de DMB du cortex temporel médian et l’acuité des images neutres. Les patients atteints de schizophrénie ont montré des relations significatives entre de DMB dans le cortex occipito-lingual gauche et la reconnaissance des images négatives ; dans le cortex pariétal angulaire gauche et la reconnaissance des images positives ; et dans le cortex temporal supérieur droit et les images neutres. Les différences de sexe dans la schizophrénie ont été observées : chez les patients de sexe masculin, des corrélations négatives ont été trouvées entre les DMB et la capacité de reconnaître des images négatives et positives. Chez les hommes sains, nous avons trouvé des corrélations positives entre des valeurs totales de DMG et la capacité de reconnaître des images négatives. Nous n’avons pas observé de corrélations dans les groupes de femmes. Ces résultats soutiennent l'hypothèse de l'atrophie fronto-temporale régionale chez les patients schizophrènes. Toutefois, nous notons qu’ils ont des augmentations relatives des valeurs de DMB dans le cortex occipito-pariétal.  Nous avançons l'hypothèse que les déficits mnésiques chez les patients sont liés à des perturbations dans la coordination des réseaux cérébraux, ce qui peut être affecté par des déficits structuraux plus évidents chez les patients masculins. Par conséquent, nous préconisons que les futures études devraient utiliser le connectome ou l’approche « réseaux cérébraux » pour étudier l’impact du sexe (genre masculin-féminin) sur les déficits cognitifs et symptomatologiques dans la schizophrénie. Nos résultats globaux soulignent l'importance de la différence entre homme et femme dans la modulation de manifestations cliniques et fonctionnelles de la schizophrénie. Ainsi, nous croyons que le contrôle des covariables comme l'âge, la durée de la maladie et le statut social est insuffisant et que les études futures sur la schizophrénie devraient systématiquement séparer les hommes des femmes, afin de mieux  comprendre cette maladie mentale complexe et dévastatrice.

Keyphrases: Schizophrénie, Différences de sexe, Imagerie par résonance magnétique, Symptômes de schizophrenie, Déficits cognitivo-affectifs, Indice de gyrification, Substance blanche., Voxel based morphometry