Quand une diminution du signal reste difficile à interpréter

• L’imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf) permet de repérer les régions du cerveau qui réagissent pendant une tâche ou une stimulation. Elle ne mesure toutefois pas directement l’activité des neurones.
• La méthode la plus courante repose sur le signal BOLD, sensible aux variations d’oxygénation du sang. Une augmentation de ce signal est généralement associée à une activité cérébrale accrue. Lorsqu’il diminue, son interprétation devient plus délicate :
  • S’agit-il d’une inhibition de l’activité neuronale ?
  • D’une modification de la circulation sanguine ?
  • Ou d’une combinaison de plusieurs mécanismes ?
• Une équipe du Centre hospitalier universitaire vaudois (CHUV) et de l’Université de Lausanne (UNIL), en collaboration avec l’Université de Lund, a exploré cette zone d’ombre en utilisant les plateformes technologiques de neuro @campusbiotech à Genève.

Comparer plusieurs fenêtres sur l’activité cérébrale

• Sous la direction d’Ileana Jelescu, les scientifiques ont combiné la stimulation magnétique transcrânienne (TMS) avec plusieurs formes d’IRM fonctionnelle. Leur objectif était de comparer :
  • le signal BOLD classique, qui reflète principalement les variations d’oxygénation du sang ;
  • l’IRM fonctionnelle pondérée par la diffusion, sensible aux mouvements de l’eau dans les tissus ;
  • le coefficient apparent de diffusion, ou ADC, une mesure destinée à réduire la contribution du sang et à mieux isoler d’éventuels changements microscopiques.
• Cette combinaison devait permettre de déterminer si une diminution du signal BOLD s’accompagne également de modifications détectables dans les tissus cérébraux.

Stimuler un côté du cerveau pour observer l’autre

• Grâce au dispositif unique disponible au Campus Biotech, de brèves impulsions magnétiques ont été appliquées au cortex moteur droit pendant l’acquisition des images.
• Cette stimulation a entraîné une diminution du signal BOLD dans des régions motrices et sensorielles situées dans l’hémisphère gauche. Ce résultat est compatible avec les interactions inhibitrices qui participent à la coordination des deux côtés du cerveau.
• L’IRM pondérée par la diffusion a également révélé une diminution du signal dans une zone recouvrant largement celle observée avec le BOLD.
• Le coefficient apparent de diffusion n’a cependant montré aucun changement significatif au même endroit.

Un signal BOLD négatif n’est pas une activation inversée

• Ces observations suggèrent qu’un signal BOLD négatif n’est pas simplement le miroir d’une activation positive. Sa diminution ne s’accompagne pas nécessairement de changements microscopiques détectables par la mesure du coefficient apparent de diffusion.
• Les différentes techniques ont également fait apparaître des réponses qui n’étaient pas visibles avec le signal BOLD seul, notamment à proximité de la zone stimulée.
• Cette complémentarité pourrait aider les scientifiques à mieux distinguer :
  • les phénomènes liés à l’activité neuronale ;
  • les changements dépendant des vaisseaux sanguins ;
  • les effets locaux et distants de la neuromodulation.

Pourquoi combiner plusieurs méthodes d’imagerie ?

• L’étude ouvre une piste pour affiner l’interprétation des signaux cérébraux complexes et mieux comprendre les effets de la stimulation magnétique transcrânienne.
• Des travaux menés auprès de groupes plus importants et intégrant d’autres mesures physiologiques seront nécessaires pour préciser l’origine exacte des signaux observés.
• Ces résultats montrent néanmoins qu’en combinant plusieurs « fenêtres » d’imagerie, il devient possible de porter un regard plus nuancé sur ce que l’IRM fonctionnelle nous révèle réellement du cerveau.