Sujets de master proposés pour 2017-18 par le groupe MPNP

Laboratoire d'accueil : Icube, UMR CNRS 7357, équipe IMIS (cf. plan)

Vous trouverez ci-après les 2 sujets de master proposés par le groupe "Médecine Personnalisée en NeuroPsychiatrie" :

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Effets de la rTMS et de la tDCS sur l’activité et la connectivité dans les dépressions résistantes

Etude des effets biologiques des techniques de neuromodulation dans les dépressions résistantes

Personne à contacter : Jack R Foucher

Il s'agit d'un sujet de master qui a pour ambition de déboucher sur un sujet de thèse. Pour cela le candidat devra concourir pour une bourse ministérielle et passer le concours de l'école "vie et santé" en juillet 2017. Le candidat devra s'inscrire à l'UE NeuroImagerie, sauf à disposer déjà des connaissances adéquates.

Laboratoire d'accueil : Icube, UMR CNRS 7357, équipe IMIS (cf. plan)

Introduction

La dépression a une prévalence de 9% et une incidence sur la vie entière de 15% à l'échelle de l'ensemble de la population. C'est aussi une affection qui reste difficile à soigner, ainsi seul 1/3 des patients est en rémission après la première ligne de traitement, environ 1/2 lors de la deuxième ligne. La rTMS (stimulation magnétique transcrânienne répétitive) et la tDCS (stimulation transcrânienne par courants continus) sont des techniques de neuromodulation, c’est-à-dire qui permettent d'augmenter ou de réduire l'activité de certaines parties du cortex. La rTMS appliquée en 1 point du cortex dorsolatéral préfrontal gauche est une technique d'efficacité reconnue pour traiter les dépressions résistantes. Plus récemment, quelques études ont montré l'efficacité de la tDCS dans cette même indication. Cependant ces techniques sont appliquées à l'aveugle, sans s'assurer que les aires neuromodulées présentent effectivement une activité anormale. Or en rTMS, notre expérience dans le domaine des hallucinations réfractaires nous incite à penser qu'un traitement personnalisé en fonction du patient et du type de dépression qu'il présente sera plus efficace qu'un traitement standardisé tel qu'il est pratiqué actuellement.

L'étude iADAPT (Imagery guided Anti-Depressive Adaptive Personalized TMS) cherche à évaluer la supériorité de la rTMS personnalisée sur la rTMS standardisée et la tDCS en termes de correction des anomalies fonctionnelles.

En pratique, le doctorant participera à la gestion des sujets, la passation des tâches comportementales, l’acquisition des IRM, la réalisation des séances de rTMS et d’EEG et apprendra à analyser ces signaux. Le doctorant aura à comparer les effets de ces 3 techniques thérapeutiques sur les anomalies fonctionnelles mises en évidence en imagerie et de corréler ceux-ci avec le résultat clinique.

Le doctorant travaillera sur un sujet translationnel, au cœur des préoccupations de l'équipe IMIS (Imagerie Multimodale et Intégrative pour la Santé). Il sera entouré par une équipe multidisciplinaire mêlant expertise en psychiatrie, en neurologie, en neurosciences, en imagerie et en traitement du signal.

Compétences souhaitées :

  • Une connaissance de la neuropsychologie
  • Une base de formation en neuro-imagerie (UE neuroimagerie)
  • Une base de programmation serait utile
  • De la motivation

Expertises qui seront acquises au cours de la formation :

  • L'acquisition et le traitement en IRMf
  • Maitrise des outils informatiques d'analyse IRM
  • Interprétation neuropsychologique des données

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Typologie et dynamique des réseaux dans la catatonie périodique et la cataphasie

Etude des cartes de co-activité spontanée ou SAM dans deux sous-types de psychose

Personne à contacter : Jack R Foucher

Il s'agit d'un sujet de master M2 neurosciences

Laboratoire d'accueil : Icube, UMR CNRS 7357, équipe IMIS (cf. plan)

Sujet :

Dans de précédents travaux de master il a été possible de mettre en évidence que l'activité cérébrale semblait reposer sur un ensemble de réseaux fonctionnels que nous appelons SAM pour "spontaneous co-activity map". Un grand nombre sont hautement partagés entre les individus. Au repos cela correspond à 70% des SAM et ils portent le nom de RSN pour "resting state networks". Lors d'une activité cognitive cela monte jusqu'à 85% de SAM communes... Reste un petit pourcentage de réseaux que l'on dit "idiosyncrasiques", c.à.d. propres à chaque individu ou peut-être à un petit nombre d'individus. Il nous a déjà été possible de montrer que certaines de ces SAM idiosyncrasiques supportaient une activité pathologique : un réseau épileptiques ou les régions impliquées dans les phénomènes hallucinatoires. Inversement, l'absence de certains RSN permet de différencier un patient en état végétatif d'un patient "locked-in", c'est à dire conscient mais totalement paralysé. Les SAM ont donc par leur présence ou leur absence le potentiel pour être des biomarqueurs.

Or nous sommes en train d'inclure des patients appartenant à 2 phénotypes de psychose : la catatonie périodique, impliquant majoritairement les fonctions psychomotrices, et la cataphasie impliquant les régions du langage et du traitement sémantique. La question soulevée dans le cadre de ce master sera de déterminer dans quelle mesure il serait possible d'y identifier la présence de SAM idiosyncrasique ou au contraire la modification, voire l'absence d'un des réseaux communs qui puisse être suffisamment corrélé avec l'un des deux phénotypes pour servir de biomarqueur.

En pratique, le doctorant participera à la passation des tâches comportementales, aux acquisitions IRM et apprendra à analyser ces signaux. Le doctorant extraira les réseaux puis les comparera entre les deux populations de patient et un ensemble de témoins. De plus, comme une activité cognitive émerge grâce à la coordination de plusieurs SAM entre elles, la dynamique de leur activation sera elle aussi comparée. Il aura enfin à interpréter les résultat sur la base des troubles cognitifs présentés par ces deux groupes de patients.

Candidate :

Yifan Zhang

Résumé :
La question de la mise en évidence de maladies dans le spectre des troubles psychotiques reste plus que jamais une question d’actualité. Ainsi, avons-nous axé notre recherche sur deux phénotypes de psychoses stables dans le temps et homogènes à l’intérieur d’un même pédigrée : la catatonie périodique (KP) et la cataphasie (C). Tous deux peuvent s’exprimer sous la forme d’épisodes schizophréniques, schizo-affectifs ou affectifs. Tous deux s’accompagnent d’une accumulation de symptômes caractéristiques dans l’intervalle inter-épisode : psychomoteurs (KP) ou désorganisation de la pensée et du langage (C). KP et C sont héritables, sans hérédité croisée. Nous avons cherché une double dissociation entre KP et C, sur le débit sanguin cérébral (rCBF).
Vingt sujets présentant une KP, 9 sujets présentant une C et 28 sujets T ont été recrutés. Les patients répondaient aux diagnostics de schizophrénie ou de trouble schizo-affectifs. Tous ont passé deux IRM comprenant 2 séquences « arterial spin labelling » converties en rCBF. Pour chaque type d’image, une analyse a cherché les différences spécifiques au KP, au C et celles qui leurs seraient communes. Seules les différences observées dans les deux mesures de rCBF ont été retenues, au seuil de p non corrigé < 6.25. 10-6, pour une extension de 0.8 cm3. Les régions pour lesquelles les KP présentaient un excès de rCBF par rapport aux T et aux C concernaient les régions motrices et pré-motrices comprenant l’aire de Broca et la SMA.
Les régions pour lesquelles les C présentaient un déficit de rCBF par rapport aux T et aux KP comprenaient les jonctions temporo-pariétales droite et gauche. Enfin le striatum gauche était la seule région présentant un excès rCBF commun aux KP et aux C par rapport aux T. Ces résultats montrent une double dissociation entre KP et C présentant bien plus de caractéristiques spécifiques que communes. La seule caractéristique commune : l’hyper-débit striatal peut être expliqué par la consommation de neuroleptiques chez les patients. De plus, on trouve une corrélation avec la clinique : aires motrices et pré-motrices pour le phénotype  psychomoteur (KP) et jonction temporo-pariétale pour le phénotype désorganisé (C).

  • Rapport de master (pdf) - noté ??/20
  • Présentation (pdf) - soutenance notée ??/20; questions notées ??/20

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Etude de la catatonie périodique en IRM multiparamétrique

Etude du phénotype de catatonie périodique en IRM multi-paramétrique, une méthode pseudo-histologique in vivo.

Encadrant : Jack R Foucher

Il s'agit d'un sujet présenté dans le cadre du master national de neuropsychologie.

Laboratoire d'accueil : Icube, UMR CNRS 7357, équipe IMIS (cf. plan)

Sujet :

Ce que les manuels de classification internationaux appellent "schizophrénie" ne correspond pas à un phénotype unitaire. Nous proposons d'étudier un phénotype identifié depuis plus de 50 ans par les cliniciens de l'école de Wernicke Kleist et Leonhard : la catatonie périodique. Ce phénotype est relativement fréquent puisqu'il correspond à environ 20% des troubles schizo-affectifs et schizophréniques. Il présente une évolution rémittente progressive avec des épisodes pouvant prendre l'aspect d'épisodes thymiques jusqu'à celui d'épisodes schizophréniques, mais toujours teinté d'une distorsion de la psychomotricité. Persiste entre les épisodes un état apathique, plus ou moins teinté de manifestations psychomotrices comme les parakinésies. Le phénotype semble fortement héritable avec 22 à 32% des apparentés du premier degré atteints de la même pathologie. Il se sépare donc très significativement d'autres formes de psychoses avec atteinte prédominante de la psychomotricité (les catatonies systématisées) pour lesquelles seuls 1 à 3% des apparentés du premier degré sont atteints d'une forme ou une autre de psychose. Bien que la région 15q15 semble porter au moins un des gènes potentiellement responsables de cette affection, celui-ci échappe encore aux investigations. Au cours de ce stage, il vous sera proposé d'étudier ces patients (n=15) par rapport à un groupe témoins sains (n=30) - apparié en âge, sexe et niveau d'étude - en imagerie multiparamétrique (T1, T2, T2*, ADC, FA, fraction de proton macromoléculaire, susceptibilité magnétique). Cette étude a démarré en septembre 2014 au sein du laboratoire iCube, et les inclusions devront se poursuivre jusqu'en mars 2017. Le stage consistera à poursuivre le recrutement, participer à la passation des tests, ainsi que de traiter les données d'imagerie sous SPM (statistical parametric mapping). Les données seront traitées sous une hypothèse catégorielle (catatonie périodique vs contrôle), mais aussi sous une hypothèse dimensionnelle adaptée au cadre conceptuel des RDoCs (Research Domain Criteria). Nous faisons l'hypothèse que les patients souffrant de catatonie périodique présenteront des anomalies anatomiques et/ou fonctionnelles principalement localisées au niveau des noyaux gris, et/ou des cortex cingulaires et/ou prémoteurs.

Candidate :

Mlle Mathilde Roser

Résumé :
Introduction : La catatonie périodique est un phénotype de psychose décrit par Karl Leonhard dont l'expression clinique s'étale entre des manifestations bipolaires et schizophréniques. La spécificité de ce phénotype clinique homogène est une atteinte caractéristique de la psychomotricité. Cette étude vise à mettre en évidence d'éventuels biomarqueurs de ce phénotype en IRM paramétrique quantitative qui permet l'étude in vivo de différentes propriétés physiques des tissus de la même façon que les colorations histologiques révèlent leurs propriété chimiques. Les paramètres étudiés évaluent indépendamment la richesse en macromolécules et la quantité de fer.
Matériel et méthode : 14 patients atteints de catatonie périodique stabilisée (âge : 42 ± 14) et 26 sujets sains (âge : 38 ± 10) ont été inclus dans cette étude.  Au cours d'une session d'IRM ont été étudiées : la susceptibilité magnétique (Xm), la relaxivité longitudinale (R1 = 1/T1) et transversale (R2 = 1/T2 et R2* = 1/T2*), la fraction de protons liés à des macomolécules (MPF), et la diffusion de l’eau avec la fraction d’anisotropie (FA) et le coefficient moyen de diffusion (ADC). Toutes les images ont été normalisées par rapport à la l’image 3D en pondération T1 de haute résolution de chaque sujet, cette dernière permettant de segmenter les tissus en probabilité de substance grise (pGM) et blanche (pWM). A partir des résultats de l’analyse statistique SPM des cartes de Xm et de MPF comparant les deux groupes corrigée pour l’âge, nous avons choisi des régions d'intérêt (ROI) pour lesquelles une différence significative (pnc<0,001) était observée. Les ROI ont été définies dans nos régions d’intérêt a priori au seuil de pnc<0,01. Pour s’assurer de comparer la substance blanche ou grise de chaque sujet, la segmentation de chaque sujet a servi à n’extraire que les valeurs des différents paramètres dans ses ROI-SB ou –SG. Les valeurs des différents paramètres ont été comparées entre les deux groupes, après correction pour l’âge. Des tests de corrélation avec les échelles symptomatiques, la dose de traitement, le nombre d’épisodes et la durée d’évolution de la pathologie, ont été réalisés dans ses ROI-SB ou –SG pour les paramètres différant significativement chez les patients.
Résultats et interprétation : Au niveau de la SG de l'aire motrice cingulaire rostrale, on retrouve une susceptibilité magnétique (Xm) augmentée (p < 10⁻⁴ des deux côtés). Cela traduit une plus forte concentration de fer chez les patients. Dans cette région, la valeur de Xm est corrélée avec la symptomatologie catatonique et la PANSS (p<0.05) sans être corrélée à la symptomatologie dépressive, au traitement antipsychotique ou à la durée d’évolution de la pathologie. Au niveau de la SG du sillon temporal supérieur gauche la valeur du MPF était diminuée chez les patients. Ceci s'accompagnait d'une diminution concomitante de R1, R2 et d’une augmentation d’ADC (p<0.05 après correction pour tests multiples). Il n'y avait aucune corrélation avec l'ensemble des facteurs : échelles symptomatiques, paramètres d’évolutivité de la maladie ou traitement.
Conclusion : Les altérations bilatérales de l’aire motrice cingulaire rostrale, corrélées statistiquement avec les échelles symptomatologiques, sont de bons candidats pour expliquer la physiopathologie de la catatonie périodique. Il existe en effet une bonne concordance entre les symptômes spécifiques de ce phénotype et les symptômes rapportés en cas d’atteinte de cette région. Les anomalies de la substance grise du sillon temporal supérieur gauche sont concordantes avec certaines données de la littérature mais ne pourraient expliquer qu’une partie de la symptomatologie de nos patients. Ces premiers résultats restent à confirmer sur une échantillon plus large.

  • Rapport de master (pdf) - noté 17.1/20
  • Présentation (pdf) - soutenance & questions notées 17.8/20

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Les réseaux de repos dans le contexte d'une activité cérébrale dirigée

Etude des réseaux dits "de repos" lors de différentes tâches cognitives

Personne à contacter : Jack R Foucher

Il s'agit d'un sujet de master M2 neurosciences


Teaser
: présentation du sujet en 4 min.

Laboratoire d'accueil : Icube, UMR CNRS 7357, équipe IMIS (cf. plan)

Sujet :

Les réseaux de repos sont une des découvertes majeures qu'a permis la NeuroImagerie. C'est grâce à la capacité de ces méthodes à échantillonner l'activité de l'ensemble du cerveau qu'ils ont pu être mis en évidence. Il y a un peu de magie dans ces réseaux : il suffit de laisser un individu éveillé penser à ce qu'il veut pendant qu'on réalise une IRMf et par une analyse multivariée appelée analyse par composante indépendante, on retrouve les différents réseaux dont la co-activité a spontanément varié durant l'acquisition. Le plus surprenant c'est que ces réseaux soient hautement partagés entre les individus. Grossièrement tous sont présents chez au moins 50% des individus pour être considérés comme un réseau de repos. S'est donc posée la question de savoir s'ils pouvaient bien sous-tendre une activité cognitive. Un précédent travail de master (cf. lien) a pu apporter des arguments en faveur de cette hypothèse. Il est peu vraisemblable qu'il s'agisse d'un simple artefact vasculaire. Certes, les réseaux de repos ne sont pas seuls à s'activer, il existe à côté un grand nombre d'autres réseaux que l'on dit idiosyncrasiques, parce que propres à chaque individu ou à un petit nombre d'individus. Mais ces derniers ne représentent généralement qu'environ 30% des réseaux identifiés. Autrement dit, tout se passe comme si, lorsqu'on nous laisse penser librement, nous pensions tous un peu de la même manière... au moins pour 70% de notre activité mentale au repos. Une surprise si on considère que chaque individu est libre de penser à ce qu'il veut. 

Alors se pourrait-il que ces réseaux représentent un mode de fonctionnement plus fondamental de notre cerveau. Si c'est le cas, on s'attendrait à ce que ces mêmes réseaux soient tout aussi bien actifs lorsque les sujets réalisent une tâche cognitive.

Nous avons donc implémenté une technique d'acquisition BOLD haute fréquence et demandé à des sujets de suivre un protocole dans lequel se succédaient de multiples tâches cognitives entrecoupées de phases de repos. La question sera de déterminer dans quelle mesure les réseaux présents durant les phases d'activité mentale dirigée sont les mêmes que ceux présents durant les phases de repos. Dans le cas où des réseaux différents seraient identifiés, se posera la question de savoir s'il existe néanmoins une parenté avec certains réseaux de repos. A l'inverse, une quasi similarité signifierait qu'ils correspondent à un mode de fonctionnement beaucoup plus fondamental du système nerveux central qu'il n'avait été envisagé jusqu'alors. Dans ce cas, peut-être faudrait-il réinventer une description du système où les fonctions ne seraient pas attachées à une région, mais à des systèmes pouvant interagir entre eux...

En pratique, le doctorant participera à la passation des tâches comportementales, aux acquisitions IRM et apprendra à analyser ces signaux sous Matlab. Le doctorant extraira les réseaux des phases d'activités cognitives et des phases de repos indépendamment chez 25 sujets sains. Puis comparera les réseaux entre eux à l'échelle du voxel (SPM).

Le doctorant travaillera sur un sujet transversal de l'équipe IMIS (Imagerie Multimodale et Intégrative pour la Santé). Il sera entouré par une équipe multidisciplinaire mêlant expertise en neurosciences, en imagerie et en traitement du signal.

Candidate :

Camille Sick

Résumé :
Notre cerveau est constitué d’un ensemble de régions cérébrales spatialement indépendantes mais fonctionnellement connectées dont l’activation de certaines d’entre elles suit un même décours temporel. Cette connectivité fonctionnelle joue un rôle clef dans les processus cognitifs complexes. L’analyse en composantes indépendantes d’images IRMf permet de visualiser ce phénomène. En effet, on observe des réseaux biologiquement plausibles dénommés cartes de co-activations spontanées. De manière surprenante, au repos, certaines de ces dernières sont partagées par plusieurs individus et on parle alors de réseaux de repos (RSN). Il devient alors intéressant de se demander si leur présence en dehors des temps de repos est un phénomène réellement robuste. On suppose que les RSN sous-tendent une activité cognitive qui est liée au vagabondage mental du sujet. Ainsi, nous faisons l’hypothèse que, pendant une activité mentale dirigée, de nouveaux réseaux devraient apparaître : réseaux, qui eux, sous-tendraient la majorité de l’activité engendrée par la tâche. Par opposition aux RSN, nous avons défini ces réseaux comme des CSN (cognitive state network). De plus, étant donné que ces réseaux seraient le support de la réalisation de la tâche, nous pouvons supposer qu’ils devraient être majoritairement différents entre deux tâches cognitives distinctes.
Pour répondre à ces questions, trente-trois sujets ont participé à une session d’IRMf durant laquelle ils ont réalisé plusieurs tâches cognitives. Il a ainsi été possible d'extraire les cartes de co-activation spontanée obtenues lors de deux tâches choisies. Leur étude nous a ainsi permis de les catégoriser en plusieurs types : spécifiques à la tâche, communes aux deux tâches, RSN, CSN ou SAM spécifiques d’un sujet.
Nos résultats ont permis de montrer la présence de réseaux de repos pendant deux tâches cognitives différentes. Ce mémoire consisterait alors en un argument supplémentaire en faveur de la robustesse de ce phénomène. Bien que nous supposions tout d'abord que leur présence n'était que le reflet d'un vagabondage mental, leur présence majoritaire et leurs caractéristiques semblent indiquer le contraire. En effet, l'apparition de CSN est trop minoritaire pour soutenir à elle seule l'activité cognitive liée à une tâche. De plus, les réseaux obtenus sont majoritairement communs aux deux tâches et ne peuvent donc pas être le seul support de la réalisation d’une tâche spécifique.

  • Rapport de master (pdf) - noté 14/20
  • Présentation (pdf) - soutenance notée 14.1/20; questions notées 15.7/20

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Maladie à corps de Lewy prodromale et troubles visuo-perceptifs

Maladie à corps de Lewy au stade débutant et cognition sociale: quelles bases neuronales fonctionnelles ?

Personne à contacter : Frédéric Blanc
Co-encadrant : Daniel Gounot (d.gounot@unistra.fr)

Laboratoire d'accueil : Icube, UMR CNRS 7357, équipe IMIS (cf. plan)

Sujet :

La maladie à corps de Lewy (MCL) est la seconde pathologie cognitive neurodégénérative de la personne âgée, représentant 20% des patients déments, soit environ 200 000 personnes en France.

Les troubles visuoperceptifs et visuo-spatiaux sont une des caractéristiques cognitives au stade de démence de MCL. Au stade de trouble cognitif léger, il semblerait exister de tels troubles aussi.

Notre équipe a mis au point une séquence IRM originale permettant de mesurer en même temps le signal BOLD sur lequel se fondent les mesures de connectivité, et le signal ASL (arterial spin labeling), qui donne une mesure quantitative du débit sanguin cérébral (rCBF). Nous disposons de données d'IRM fonctionnelles (BOLD et Asl) avec activations fonctionnelles visuelles testant la visuoperception à la fois chez des sujets atteints de MCL au stade prodromal et au stade de démence, chez des patients avec maladie d'Alzheimer au même stade et chez des sujets sains. Le candidat devra étudier les activations fonctionnelles et de perfusion cérébrale lors de cette tâche visuoperceptive et les comparer aux sujets témoins et atteints de MA.

Canditate :

Héléna Chabran

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Les réseaux de repos sont-ils réellement activés ?

Relation connectivité - activité (rCBF) des réseaux de repos au travers des âges : une étude en IRM fonctionnelle chez l'homme.

Encadrant : Jack R Foucher


Teaser
: présentation du sujet en 4 min.

Laboratoire d'accueil : Icube, UMR CNRS 7357, équipe IMIS (cf. plan)

Sujet :

Depuis la première description des réseaux de repos en 2004, la recherche les concernant n'a fait que croitre jusqu'à générer des réunions scientifiques qui leur sont entièrement dédiées. Il faut dire qu'il y a un peu de magie dans ces réseaux : il suffit de laisser un individu éveillé penser à ce qu'il veut pendant qu'on réalise une IRMf et par une analyse multivariée appelée ICA (analyse par composante indépendante), on retrouve les différents réseaux dont la co-activité ou la connectivité a spontanément varié durant l'acquisition. Certains de ces réseaux sont extrêmement reproductibles comme le réseau dit "par défaut". Aujourd'hui on tend à considérer qu'un réseau connecté est un réseau activé, et donc la marque d'une activité cognitive. Ainsi, si on ne sait pas à quoi le sujet a pensé, on imagine que l'on sait comment le sujet a pensé. Par exemple, ce réseau par défaut sous-tendrait une cognition centrée sur soi, en particulier la mémoire autobiographique... Mais est-ce toujours vrai ?

Notre équipe a mis au point une séquence IRM originale permettant de mesurer en même temps le signal BOLD sur lequel se fondent les mesures de connectivité, et le signal ASL (arterial spin labeling), qui donne une mesure quantitative du débit sanguin cérébral (rCBF). Ainsi, on peut suivre en même temps la connectivité et le niveau d'activité des réseaux... Les observations préliminaires donnent des résultats surprenants : pour certains réseaux de repos, dont le réseau par défaut, être connecté ne semble pas signifier être plus actif... Ces premières observations sont à valider chez le sujet sain, et à travers les âges (7 à 77 ans). Car au cas où elles s'avèreraient exactes, l'idée qu'un réseau puisse être connecté sans augmentation significative de son activité modifiera l'interprétation que nous avons de ce phénomène. Soit ces réseaux n'ont pas de finalité cognitive, soit on peut avoir une activité cognitive SANS augmentation d'activité cérébrale, ce qui remet en cause le principe même des études d'activation...

Or le sens que l'on donne à ce phénomène aura des conséquences pratiques. En effet, les réseaux de repos ont été étudiés dans un grand nombre de pathologies. Ainsi le réseau par défaut colle tellement bien avec celui affecté en premier par la maladie d'Alzheimer qu'il est l'objet d'études toute particulières dans cette affection et qu'on tend à vouloir en faire un biomarqueur.  Mais vaut-il mieux utiliser sa connectivité ou son niveau d'activité ?

En pratique, le doctorant apprendra les bases physiques (IRM) et physiologiques des différents signaux BOLD et ASL. Il participera aux acquisitions et apprendra à analyser ces signaux sous Matlab. Dans un premier temps le doctorant devra analyser un pool de 12 sujets sains sur quelques réseaux de repos. Puis il étendra son analyse au travers de populations normales de différents âges (enfant dès 6 ans au sujet âgé de 75 ans). Enfin il se tournera vers les populations pathologiques dont les sujets déments et dépressifs ainsi que vers les effets des médicaments sur ces réseaux.

Le doctorant travaillera sur un sujet transversal de l'équipe IMIS (Imagerie Multimodale et Intégrative pour la Santé). Il sera entouré par une équipe multidisciplinaire mêlant expertise en neurosciences, en imagerie et en traitement du signal.

Candidate :

Mlle Laure Bodet

Résumé :
Notre cerveau est constitué d’un ensemble de régions cérébrales distribuées spatialement et fonctionnellement connectées, permettant ainsi le partage d’informations entre elles. Chez un individu au repos, l'analyse en composantes indépendantes de série IRMf de repos met en évidence des réseaux biologiquement plausibles dénommés cartes de co-activations spontanées. Ces régions fonctionnellement connectées présentent une activité fonctionnelle basse fréquence co-variant temporellement de manière spontanée. Certaines cartes de co-activations spontanées sont partagées entre individus à l’état de repos : les réseaux de repos. Bien que classiquement interprétées comme étant le reflet d'une activité neuronale, il existe des arguments en faveur d'une interprétation purement vasculaire de ces fluctuations basses fréquences du diamètre des gros vaisseaux et/ou de la saturation en oxygène. Pour éliminer la possibilité qu'il ne s'agisse que d'un artefact lié aux variations de volume sanguin ou de saturation en oxygène, nous avons cherché à confirmer que l'augmentation d'activité dans ces réseaux s'accompagnait bien d'une augmentation de débit sanguin cérébral. Pour cela, nous avons choisi d'étudier deux réseaux de repos classiques : le réseau par défaut et le réseau occipital central. Douze sujets ont été imagés à trois reprises en Imagerie par Résonance Magnétique fonctionnelle mêlant signal BOLD (Blood Oxygen Level Dependant) pour l'étude de la connectivité, et signal ASL (Arterial Spin Labeling) pour la mesure du débit sanguin cérébral. Pour les deux réseaux de repos, le signal ASL a été extrait lorsque le réseau était connecté (signal BOLD supérieur à la moyenne) et lorsqu'il ne l'était pas (signal BOLD inférieur à la moyenne). Nous avons testé si la différence de signal ASL traduite en débit sanguin était présente dans chacun des réseaux considérés, et si elle était congruente spatialement et corrélée en intensité avec le signal BOLD. Les résultats ont montré qu'il y avait bien une augmentation significative de débit sanguin lorsque les réseaux étaient actifs en BOLD, que celle-ci était cohérente spatialement et significativement corrélée en intensité avec le signal BOLD. Sans totalement discréditer l'hypothèse vasculaire, cette étude en fixe les limites, et rend plus plausible encore l'interprétation neuro-cognitive de ces réseaux de repos.

  • Rapport de master (pdf) - noté 15.5/20
  • Présentation (pdf) - soutenance notée 13.92/20; questions notées 12.82

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Maladie à corps de Lewy et cognition sociale

Maladie à corps de Lewy au stade débutant et cognition sociale: quelles bases neuronales fonctionnelles ?

Personne à contacter : Frédéric Blanc

Laboratoire d'accueil : Icube, UMR CNRS 7357, équipe IMIS (cf. plan)

Sujet : 

La maladie à corps de Lewy (MCL) est la seconde pathologie cognitive neurodégénérative de la personne âgée, représentant 20% des patients déments, soit environ 200 000 personnes en France.

Nous avons récemment démontré que les patients atteints de MCL avaient des troubles de la cognition sociale, y compris au stade débutant (Heitz et al., 2014 sous presse), et nous avons aussi montré que ces troubles étaient corrélés à plusieurs zones d'atrophie corticale (Heitz et al., soumis), en particulier au niveau du cortex prefrontal.

Notre équipe a mis au point une séquence IRM originale permettant de mesurer en même temps le signal BOLD sur lequel se fondent les mesures de connectivité, et le signal ASL (arterial spin labeling), qui donne une mesure quantitative du débit sanguin cérébral (rCBF).

Nous disposons d'une banque d'images IRM avec cette séquence d'IRM (patients atteints de  MCL, de maladie d'Alzheimer et sujet sains âgés), ainsi que les évaluations cognitives pour l'ensemble de ces sujets. Le candidat devra tenter de trouver les bases fonctionnelles et de perfusion cérébrale à l'origine de ces troubles cognitifs, en corrélant les résultats des évaluations cliniques à la perfusion cérébrale et la connectivité fonctionnelle.

Candidat :

Résumé :

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