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Neuroimagerie : l'eau du cerveau sous la pression des idées

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Une équipe franco-japonaise, menée par le Dr Le Bihan du Service Hospitalier Frédéric-Joliot du CEA, a présenté les progrès d'une technique d'imagerie cérébrale basée sur la diffusion de l'eau (IRMd). Leur compte-rendu, publié dans l'édition du 23 mai des Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), suggère que cette méthode pourrait surpasser les techniques d'IRMf actuellement en vigueur.

Activation du cortex visuel vu par l'IRMd (haut) et l'IRMf (bas) : la réponse de l'IRMd est plus précoce et moins floue.

L'imagerie par résonance magnétique nucléaire (IRM) permet de visualiser la composition chimique de l'intérieur d'un corps sans l'endommager. En neurosciences, l'IRMf (f pour fonctionnelle) consiste en particulier à visualiser le taux d'oxygénation des tissus cérébraux. Ce taux d'oxygénation dépend du flux sanguin (hémodynamique), qui varie localement en fonction des besoins des neurones. Ainsi, l'oxygénation permet de déterminer quelles aires sont activées par quelles fonctions mentales. Utilisée depuis le début des années 90, l'IRMf s'est avérée extrêmement féconde. Sa précision est toutefois fondamentalement limitée par le caractère indirect de la mesure.

Une autre technique, développée notamment par le Dr Le Bihan, consiste à mesurer les mouvements de l'eau (IRMd). Comme ces mouvements dépendent de l'orientation des membranes cellulaires, l'IRMd a d'abord été utilisée pour détecter l'orientation des axones, c'est-à-dire les connexions anatomiques entre aires cérébrales lointaines. Plus surprenant, l'équipe du Dr Le Bihan avait suggéré dès 2001 que cette mesure pouvait être également sensible à l'activité cérébrale.

Confirmant cette idée, les résultats indiquent que l'eau diffuse plus lentement dans des tissus cérébraux activés. Ce ralentissement serait lié selon toute vraissemblance à un gonflement mécanique, et apparaît avant la réponse hémodynamique. Cette précocité, ainsi qu'un meilleur contraste, démontre que l'IRMd détecte les activations cérébrales plus directement que l'IRMf, et laisse entrevoir des progrès importants à venir. Si l'IRMf sera toujours limitée par la nature de la réponse hémodynamique, l'IRMd pourrait au contraire bénéficier énormément de la montée en puissance des aimants -notamment ceux qui seront installés au centre de recherche NeuroSpin du CEA.

Bien que beaucoup de travail reste à faire pour améliorer la sensibilité de l'IRMd, la technique est prometteuse. Il est frappant de constater que, 25 ans après l'avênement de l'IRM, les chercheurs en sont encore à découvrir de nouvelles façons de l'utiliser. La richesse de cette technique semble ne pas vouloir se démentir.