Rapport sur les nouvelles de la recherche scientifique : Étude de la base pathologique et des propriétés topologiques du réseau cérébral structurel chez les patients atteints de la maladie de Parkinson

Contexte et objectifs de l’étude

Dans la maladie de Parkinson (PD), l’α-synucléine se propage entre les régions cérébrales connectées, entraînant une perte neuronale et une interruption du réseau cérébral. En utilisant l’imagerie pondérée par diffusion (DWI), il est possible de capturer les mesures traditionnelles de l’organisation du réseau cérébral ainsi que des mesures plus avancées de la résilience du réseau cérébral. Le but de cette étude est d’explorer quels processus neuropathologiques conduisent aux changements topologiques régionaux du réseau et aux altérations de la résilience du réseau cérébral chez les patients atteints de PD.

Sources de l’étude

Cet article est rédigé par les chercheurs Irene Frigerio, Tommy A.A. Broeders, Chen-Pei Lin, Maud M.A. Bouwman, Ismail Koubiyr, Frederik Barkhof, Henk W. Berendse, Wilma D.J. van de Berg, Linda Douw et Laura E. Jonkman, appartenant à l’Université Médicale d’Amsterdam et à l’University College London, entre autres. Cette étude a été publiée dans « Neurology® » en 2024, numéro 103:e209678, DOI:10.1212/wnl.0000000000209678.

Méthodes de recherche

Sélection des sujets

En collaboration avec la Banque néerlandaise des cerveaux (Dutch Brain Bank, NBB) et la collecte des cerveaux du vieillissement normal d’Amsterdam (NABCA), nous avons sélectionné 34 donneurs de cerveau, dont 19 donneurs atteints de PD et 15 dans le groupe de contrôle sans maladies neurologiques.

Collecte de tissus cérébraux et IRM

Après le décès des patients, des scanners 3D T1 pondérés et des DWI ont été effectués sur des spécimens macroscopiques dans le crâne, ainsi que des prélèvements de tissus cérébraux. Les scanners ont été réalisés à l’aide d’un appareil IRM 3T (Signa MR750). Ensuite, les données d’imagerie ont été prétraitées et la tractographie probabiliste a été utilisée pour générer des matrices de connectivité structurelle du cerveau, puis calculer la centralité des vecteurs propres (eigenvector centrality) et le coefficient de regroupement (clustering coefficient), ainsi que la résilience du réseau cérébral (changement d’efficacité globale après défaillance des nœuds).

Traitement des tissus et immunohistochimie

Après l’autopsie, des tissus cérébraux de huit régions corticales ont été traités par immunohistochimie, marquant respectivement pSer129 α-synucléine, protéine tau phosphorylée, protéine β-amyloïde (β-amyloid), chaîne légère de neurofilaments (neurofilament light chain, NFL) et synaptophysine (synaptophysin). La charge pathologique et la dégradation des axones et des synapses dans chaque région ont été quantifiées.

Analyse des données

Les analyses statistiques ont été réalisées à l’aide de R-studio 4.2.1, en utilisant des tests non paramétriques et une correction du taux de fausse découverte (false discovery rate, FDR) pour évaluer les différences et les corrélations entre les groupes.

Principaux résultats de l’étude

Mesures topologiques régionales du réseau

En ce qui concerne les mesures régionales traditionnelles, la centralité des vecteurs propres du gyrus parahippocampique chez les patients atteints de PD a diminué de manière significative (d=-1.08, IC à 95 % 0.003-0.010, p=0.021), mais aucune association avec la pathologie sous-jacente n’a été trouvée. Aucune différence significative n’a été observée dans le coefficient de regroupement.

Résilience du réseau cérébral

Les mesures plus avancées de la résilience du réseau cérébral ont montré une diminution significative de la résilience du réseau cérébral des patients atteints de PD en cas de défaillance du nœud de l’insula antérieure dorsale (d=-1.00, IC à 95 % 0.0012-0.0015, p=0.018), et ce changement n’était pas directement entraîné par le processus pathologique de l’insula antérieure ou de ses régions connectées, mais était associé à une augmentation des stades Braak α-synucléine (rs=-0.40, p=0.036).

Conclusion et valeur

L’étude montre une diminution significative de la résilience du réseau cérébral chez les patients atteints de PD, en particulier une diminution de la résilience en cas de défaillance du nœud de l’insula antérieure, ce changement étant associé à une augmentation globale de la charge pathologique de l’α-synucléine.

Valeur scientifique

Cette étude est la première à combiner des méthodes d’IRM post-mortem et d’histopathologie pour révéler comment les changements topologiques régionaux dans la structure du réseau cérébral et la résilience du réseau sont influencés par les processus pathologiques de la PD.

Valeur appliquée

Ces résultats suggèrent qu’une attention mondiale devrait être accordée à l’impact de l’α-synucléine sur la réorganisation du réseau cérébral dans la PD, et pas seulement aux processus pathologiques dans des régions spécifiques.

Points forts de l’étude

Découvertes importantes

• Diminution significative de la centralité des vecteurs propres du gyrus parahippocampique chez les patients atteints de PD.
• Diminution significative de la résilience du réseau cérébral des patients atteints de PD en cas de défaillance du nœud de l’insula antérieure.

Nouveauté des méthodes de recherche

L’étude utilise une nouvelle méthode combinant IRM post-mortem et histopathologie, conférant une persuasion unique aux résultats.

Facteurs pathologiques moteurs

L’étude indique que les changements du réseau cérébral dans la PD sont principalement entraînés par une charge pathologique globale de l’α-synucléine, plutôt que par des changements pathologiques locaux spécifiques à certaines régions cérébrales.

Contenu additionnel

Cette étude a été financée par la Michael J. Fox Foundation et le Stichting Parkinsonfonds. Nous remercions tous les donneurs de cerveau et leurs familles pour leurs contributions, ainsi que toutes les personnes ayant aidé dans l’immunohistochimie, la collecte de données microscopiques et la définition pathologique.