Des chercheurs du Human Brain Project ont développé une nouvelle méthodologie pour quantifier le retard de propagation du signal dans le cerveau des patients atteints de sclérose en plaques, une maladie inflammatoire chronique qui touche plus de 2 millions de personnes dans le monde. Les résultats ont été publiés dans le Journal of Neuroscience par des chercheurs de l’Institut de Neurosciences des Systèmes, Marseille, France et de l’Université de Naples Parthenope et de l’Université de Campanie, Caserta en Italie.

Dans la sclérose en plaques, les cellules immunitaires du corps attaquent la myéline, la gaine isolante qui recouvre tous les neurones. La myéline a un objectif similaire à celui des fils électriques isolants en plastique, permettant à l’électricité de circuler plus rapidement. Les dommages à la couche de myéline dans le cerveau ralentissent les signaux électriques, ce qui se traduit par un retard de communication entre les zones du cerveau et des capacités réduites ou altérées. Mesurer les effets précis de la dégradation de la myéline peut aider les médecins à proposer une approche personnalisée aux patients.

C’est plus difficile qu’il n’y paraît pour la sclérose en plaques : « Cette maladie est un paradoxe diagnostique », explique Pierpaolo Sorrentino, auteur principal de l’étude. « Il y a des patients dont les examens IRM montrent une dégradation importante de la myéline mais qui n’ont pas de dommages correspondants, et d’autres patients qui présentent des dommages évidents mais qui ont encore des problèmes considérables. Souvent, nous ne pouvons pas le dire simplement en regardant les résultats de l’analyse. » Stimuler le cerveau pour mesurer les délais en temps réel entre les zones était également inefficace lorsque l’on essayait d’estimer le délai de plusieurs connexions cérébrales et pas d’une seule : le signal est finalement devenu trop chaotique pour être un indicateur fiable de propagation.

Au lieu de cela, les chercheurs ont développé une méthode pour mesurer le retard qui n’implique pas de stimulation directe, mais utilise des avalanches neurales (rafales d’activité qui se produisent en cascades) qui se déplacent spontanément à travers le cerveau. « Cette poussée d’activité spontanée peut être utilisée pour mesurer le temps nécessaire au signal pour traverser le pool de matière blanche qui relie les deux zones du cerveau, puis le comparer à des témoins sains sans endommager la myéline », a déclaré Sorrentino. « En n’interférant pas directement avec le signal, nous pouvons en quelques minutes estimer le délai entre la plupart des paires de régions cérébrales, puis l’intégrer à ce que nous montre l’IRM. »

En plus d’informer le traitement, la méthode peut également être utilisée pour affiner le modèle de cerveau virtuel d’un patient afin d’augmenter encore le niveau de personnalisation. Les modèles cérébraux à grande échelle supposent généralement une vitesse de signal constante sur les bords, mais ce n’est pas tout à fait vrai, même dans les cerveaux sains. « Nous pouvons désormais ajouter un facteur de délai à ces simulations, augmentant ainsi les outils de diagnostic et de prédiction à la disposition des médecins et de leurs patients », conclut Sorrentino.

Référence: Sorrentino P, Petkoski S, Sparaco M, et al. Propagation retardée du cerveau entier dans la sclérose en plaques, une étude combinée tractographique – magnétoencéphalographie. J Neurosci. Publié en ligne le 14 octobre 2022. doi :10.1523/JNEUROSCI.0938-22.2022

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