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Fiche détaillée Thèses
Université du Droit et de la Santé - Lille II (26/04/2011), Luc Defebvre;Jean-Pierre Pruvo (Dir.)
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Apport de l'imagerie du tenseur de diffusion dans l'atrophie multisystématisée
Fazia Mélissa Tir Tresvaux1

La maladie de Parkinson et l'atrophie multisystématisée ont ceci de particulier que le diagnostic de certitude ne peut être obtenu du vivant du patient. L'un des enjeux actuels est d'approcher au plus prêt le diagnostic clinique réel du patient, pré requis indispensable à l'étude de l'histoire naturelle de la maladie, à une analyse fiable des données épidémiologiques de la maladie, à la bonne pratique des études de recherche pharmaceutique, à l'évaluation clinique des thérapeutiques innovantes. S'il est relativement aisé de poser le diagnostic de maladie de Parkinson à un stade avancé, il est en revanche beaucoup plus délicat de l'établir au stade initial de l'affection. C'est avec l'AMS que le diagnostic différentiel initial est le plus difficile. Actuellement les séquences morphologiques d'IRM représentent une aide incontestable, mais les anomalies observées sont souvent inconstantes et apparaissent à un stade tardif. La première partie du travail visait à étudier de manière simultanée et complémentaire la macro et la microstructure cérébrale dans les deux pathologies en utilisant de manière combinée les techniques de morphométrie voxel à voxel (VBM) et d'imagerie du tenseur de diffusion appliqué à l'ensemble du cerveau (VB-DTI). Cette étude confirme les données classiques d'atrophie putaminale dans l'AMS-P et d'augmentation de la diffusivité putaminale ; nous avons de surcroît mis en évidence une diminution de densité de substance grise dans le circuit moteur (cortex moteur primaire CMP gauche versus MP et aire motrice supplémentaire versus témoins) et une diminution de la fraction d'anisotropie dans le CMP gauche versus témoins. Il existait donc des anomalies macro et microstructurelles dans le circuit moteur des patients AMS-P en révélant la destruction tissulaire dans le circuit moteur - indépendamment de la perte de volume détecté par VBM et en accord avec les données anatomopathologiques et les caractéristiques cliniques motrices.La deuxième partie du travail consistait à étudier la connectivité cérébrale et les modifications des connexions cortico-putaminales à l'aide de la tractographie probabiliste. Nous avons étudié les modifications volumiques et les modifications microstructurales putaminales et tenté de dégager des profils utiles au diagnostic différentiel. Des séquences T1 haute résolution volumique et en tenseur de diffusion ont été acquises. Le putamen était segmenté de manière manuelle, le cortex de manière automatique à l'aide du logiciel free surfer. Nous avons calculé la probabilité de connectivité entre le putamen et les régions corticales ipsilatérales motrice, associative et limbique. Les volumes putaminaux, surfaces corticales, paramètres de diffusion (diffusivité moyenne et fraction d'anisotropie) ont été étudiés et comparés entre les groupes. Nous avons mis en évidence pour la première fois une altération des projections putamino-corticales motrices dans l'AMS-P en bonne concordance avec l'atteinte du putamen moteur dorsolatéral et l'atteinte corticale motrice et prémotrice dans la maladie. L'analyse multivariée permettait de discriminer AMS-P d'AMS-C (forme cérébelleuse de l'AMS), de MP et de témoins avec une sensibilité de plus de 75%. La troisième et dernière partie consistait à étudier les profils cognitifs dans les deux pathologies et les corrélations anatomo-cognitives à l'aide de la VBM et de la VB-DTI. La pertinence de l'évaluation cognitive classiquement effectuée dans le diagnostic différentiel maladie de Parkinson et atrophie multisystématisée est quasi nulle. De plus, les principales corrélations imagerie-cognition sont en bonne concordance avec les données de la littérature. L'implication du système moteur dans l'AMS sur le versant moteur semble se confirmer sur le plan cognitif. A notre connaissance aucune étude de corrélation imagerie-cognition en imagerie de diffusion dans la maladie de Parkinson ou l'atrophie multisystématisée n'a été publiée.
1 :  LNFP - Laboratoire de Neurosciences Fonctionnelles et Pathologies
Morphométrie voxel à voxel

Diffusion tensor imaging in multiple system atrophy
A definite diagnosis of Parkinson's disease (PD) and multiple system atrophy (MSA) can only be confirmed neuropathologically. The clinical differentiation of the parkinsonian variant of multiple system atrophy (MSA-P) from PD is challenging, especially during the early stages of the disease. Early differentiation of these diseases is particularly important because the disorders differ in terms of progression, prognosis, and treatment responses. The aim of the first part of the study was to evaluate in vivo changes in the brain's macro- and microstructure in MSA-P and in PD and to characterize the cerebral anatomical differences between the two conditions. We used a combination of voxel-based morphometry (VBM) and whole-brain, voxel-based diffusion tensor imaging analysis (VB-DTI). In MSA-P patients, VBM analysis revealed a lower density of grey matter (GM) in a motor related circuit (especially in the left primary motor cortex, PMC), relative to PD patients, and in the left supplementary motor area (SMA), relative to controls). Diffusion tensor imaging analysis revealed lower fractional anisotropy (FA) values in the left PMC and the right cerebellum in MSA-P patients, compared with controls. Using a volumetric diffusion technique, our study revealed selective tissue degeneration in motor circuits, regardless of the volume loss detected in VBM and in agreement with pathology reports and clinical motor characteristics. Our findings suggest that MSA-P is characterized by both macro- and microstructural changes in the sensorimotor circuit. The aim of the second part of the study was to evaluate brain connectivity especially cortico putaminal connectivity using probabilistic tractography. We assessed volumetric and microstructural changes that occur within each of these subregions and try to establish the potential value of these changes in differential diagnosis.DTI and T1-weighted images were obtained using 1.5 T MRI. Putamen was manually segmented. The cortex was segmented using Freesurfer software and cortical regions were classified in three functional systems: motor, associative and limbic. Then, we calculated the connection probability between putamen and ipsilateral cortical target. Volumes and DTI parameters (fractional anisotropy FA, mean diffusivity MD) of the resulting DTI-based parcellations of the putamen were compared between groups. Comparisons between groups were carried out using bivariate non parametrics tests. Putamen microstructural changes were present in the two variants of MSA according to anatomopathological knowledge. Loss of motor connectivity in MSA-P patients can be explained partially by important volume loss of putamen. Statistical multivariate model combining few clinical criteria and data obtained by MRI-based parcellation allows discriminating MSA-P from MSA-C from PD patients and controls in more than 75% of cases.The third part's aim was to study the cognitive profile of MSA patients compared to PD patients and to evaluate the cognitive clinical correlations with VBM and VB-DTI brain MRI data. The contribution of standard neuropsychological examination to the differential diagnosis of both syndromes remains still limited. Our study revealed the main involvement of motor cortex in cognitive functions. From our knowledge, there is no study of cognitive correlations and DTI parameters in PD or in MSA.

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