Histologie virtuelle distincte de l'atrophie de la matière grise dans quatre maladies neuroinflammatoires

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histologie virtuelle atrophie de la matière grise sclérose en plaques NMOSD MOGAD

Contexte de l’étude

Le point central de cette étude est l’atrophie de la matière grise dans les maladies inflammatoires du système nerveux. L’atrophie de la matière grise survient généralement dans la sclérose en plaques (Multiple Sclerosis, MS), les maladies du spectre de la neuromyélite optique positives (Aquaporin-4 antibody-positive, AQP4+) et négatives (AQP4-) pour les anticorps anti-aquaporine-4 (Neuromyelitis Optica Spectrum Disorders, NMOSD), ainsi que les maladies associées aux anticorps anti-protéine oligodendrocytaire (Myelin Oligodendrocyte Glycoprotein Antibody-Associated Disease, MOGAD). Comprendre la base pathobiologique de l’atrophie de la matière grise dans ces maladies aide à leur diagnostic différentiel et à guider les stratégies thérapeutiques. Cependant, il manque actuellement une étude systématique sur les mécanismes de l’atrophie de la matière grise.

Origine de l’article

Cet article a été rédigé conjointement par Jun Sun, Min Guo, Li Chai, Siyao Xu, Yuerong Lizhu et d’autres chercheurs affiliés à l’Hôpital Tiantan de Pékin, à l’Université de la Capitale Médicale, à l’Hôpital Huashan et à l’Université Fudan, entre autres institutions. Il a été publié en 2024 dans la revue Brain.

Processus de recherche

Sources de données et échantillons

Cette étude a analysé les données de 2812 participants d’une cohorte multicentrique, incluant 324 patients atteints de sclérose en plaques, 197 patients atteints de NMOSD AQP4+, 75 patients atteints de NMOSD AQP4-, 47 patients atteints de MOGAD et 2169 sujets témoins en bonne santé (Healthy Controls, HCs).

Traitement et analyse des données

  1. Évaluation de l’atrophie de la matière grise : En utilisant des images pondérées en T1 en trois dimensions, et le logiciel FreeSurfer (commande : recon-all), nous avons obtenu les volumes de matière grise pour chaque pathologie et calculé la valeur de Cohen’s d pour caractériser l’atrophie de la matière grise. Nous avons analysé les variations de volume de la matière grise parmi les différents groupes pathologiques.

  2. Analyse histologique virtuelle : En mappant les données d’expression génique tirées de l’Atlas du cerveau humain d’Allen (Allen Human Brain Atlas, AHBA) sur 41 régions cérébrales et en sélectionnant, via des données de séquençage de l’ARN unicellulaire, les gènes adéquats à l’analyse. Nous avons calculé la corrélation spatiale entre les niveaux d’expression des gènes de chaque type de cellule sélectionné et les caractéristiques de l’atrophie de la matière grise.

Analyse de corrélation des caractéristiques cliniques

Nous avons effectué une analyse par sous-groupe en fonction des caractéristiques cliniques des patients (comme les troubles physiques, la durée de la maladie, le nombre de rechutes, le volume des lésions ou les fonctions cognitives) pour explorer les liens entre ces caractéristiques et l’atrophie de la matière grise.

Méthodes d’analyse des données

Nous avons utilisé des ANOVA suivies de tests t pour analyser la relation entre l’atrophie de la matière grise et les diverses caractéristiques cliniques. Nous avons appliqué l’analyse en composantes principales (Principal Component Analysis, PCA) et l’analyse de regroupement hiérarchique (Hierarchical Clustering Analysis) pour explorer les similitudes et les différences des caractéristiques de l’atrophie de la matière grise au sein des quatre maladies inflammatoires du système nerveux.

Résultats de la recherche

Caractéristiques générales de l’atrophie de la matière grise

  1. Sclérose en plaques : Atrophie de la matière grise principalement localisée dans les noyaux sous-corticaux et le tronc cérébral.

  2. NMOSD AQP4+ : Atrophie de la matière grise étendue, principalement située dans le cortex occipital et le cervelet.

  3. NMOSD AQP4- : Atrophie de la matière grise plus légère, principalement concentrée dans les cortex frontal et pariétal.

  4. MOGAD : Atrophie de la matière grise concentrée dans les cortex frontal et temporal.

Analyse histologique virtuelle

  1. Sclérose en plaques : L’expression des gènes associée à la microglie, aux astrocytes, aux oligodendrocytes et aux cellules endothéliales est significativement corrélée aux caractéristiques de l’atrophie de la matière grise.

  2. NMOSD AQP4+ : L’expression des gènes associés aux cellules pyramidales de S1 est significativement corrélée aux caractéristiques de l’atrophie de la matière grise.

  3. MOGAD : L’expression des gènes associés aux cellules pyramidales de CA1 et S1 est significativement corrélée aux caractéristiques de l’atrophie de la matière grise.

  4. NMOSD AQP4- : Aucun type spécifique de cellule du système nerveux central n’a été trouvé corrélé aux caractéristiques de l’atrophie de la matière grise.

Analyse PCA et de regroupement hiérarchique

Les résultats de l’analyse PCA montrent que les premier et deuxième composants principaux expliquent respectivement 47,4 % et 26,2 % de la variance des caractéristiques de l’atrophie de la matière grise. Il existe une hétérogénéité claire entre les différents groupes pathologiques. L’analyse de regroupement hiérarchique a subdivisé les quatre maladies inflammatoires du système nerveux en différents sous-types, mais les résultats histologiques virtuels de chaque sous-type concordent avec les résultats globaux.

Analyse de corrélation des caractéristiques cliniques

  1. Sclérose en plaques : Les patients avec un score EDSS élevé présentent une atrophie plus marquée de la matière grise dans les noyaux sous-corticaux, indiquant les caractéristiques de dommages neuronaux durant la phase progressive.

  2. NMOSD AQP4- : Les patients avec plus de rechutes montrent une atrophie significative de la matière grise dans le cortex pariétal, suggérant que la progression de cette maladie pourrait être associée à une insuffisance de la protection neuronale.

  3. MOGAD : Les patients avec un faible score MoCA présentent davantage d’atrophie de la matière grise dans les cortex frontal et temporal, soulignant l’importance des dommages neuronaux et endothéliaux dans le déclin des fonctions cognitives.

Conclusion de la recherche

Cette étude, utilisant la méthode de l’histologie virtuelle, dévoile de manière exhaustive les caractéristiques de l’atrophie de la matière grise et sa base pathologique chez les patients atteints de sclérose en plaques, de NMOSD AQP4+, de NMOSD AQP4- et de MOGAD. Les cellules cibles principales de la sclérose en plaques sont la microglie, les astrocytes et les oligodendrocytes ; le NMOSD AQP4+ implique principalement les astrocytes ; le MOGAD est principalement dû à un dysfonctionnement des oligodendrocytes. De plus, les neurones et les cellules endothéliales sont des cibles potentielles communes à ces maladies inflammatoires du système nerveux. Les résultats de cette étude fournissent une base importante pour le diagnostic différentiel et l’optimisation du traitement des maladies inflammatoires du système nerveux.