Etude anatomo-fonctionnelle par IRM de la mémoire de travail chez des enfants traités pour un médulloblastome

Anatomo-functional study by MRI of working memory in children treated for medulloblastoma

• Auteur / Autrice : Duc Ha Hoang
• Direction : Alexandre Krainik, Anne Pagnier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biotechnologie, Instrumentation, Signal et Imagerie pour la Biologie, la Médecine et l’Environnement
• Date : Soutenance le 30/09/2014
• Etablissement(s) : Grenoble
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale ingénierie pour la santé, la cognition, l'environnement (Grenoble ; 1995-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut des neurosciences de Grenoble
• Jury : Président / Présidente : Michel Zerah
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Alexandre Krainik, Anne Pagnier, Jean-Guy Passagia, Christine Delmaire
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Lucie Hertz-Pannier

Mots clés

Mots clés contrôlés

Cervelet

Mémoire de travail

Mots clés libres

Médulloblastome

Mémoire de travail

IRMf

Cervelet

Enfant

Médulloblastoma

Working memory

FMRI

Cerebellum

Children

Résumé

Les enfants traités pour un médulloblastome cérébelleux peuvent présenter des troubles cognitifs, en particulier de la mémoire de travail, qui entravent les apprentissages et la scolarité. Une meilleure compréhension des bases anatomo-fonctionnelles du cervelet et de son engagement dans la mémoire de travail est essentielle pour minimiser les effets secondaires du traitement et améliorer la qualité de vie des patients. Pour cela, une étude multicentrique française a été conduite.Les objectifs de cette thèse étaient de : (i) mener une étude clinico-radiologique chez les patients en confrontant les résultats des tests neuropsychologiques avec les lésions cérébelleuses macroscopiques identifiées par IRM anatomique; (ii) cartographier par IRMf BOLD l'engagement du cervelet dans la MDT chez les sujets sains ; (iii) cartographier par IRMf BOLD la réorganisation corticale chez les patients lors des mêmes tâches de MDT. Des tâches de n-back ont été utilisées selon un plan factoriel modulant la modalité sensorielle (visuelle ou auditive) et la nature (non-verbale ou verbale) de l'information à mémoriser.L'introduction de cette thèse est une revue exhaustive de la littérature sur les apports des nouvelles méthodes d'IRM dans l'exploration des troubles cognitifs chez les enfants pris en charge pour un médulloblastome cérébelleux.Deux études comparatives cas-témoins multicentriques ont été réalisées chez des sujets droitiers en combinant les données des explorations cliniques, neuropsychologiques et d'imagerie.• La 1ère étude a été conduite sur des IRM 1.5T avec des tâches 1-back. Douze sujets sains et 9 patients ont été inclus mais 4 patients et 4 sujets sains ont secondairement exclus, principalement à cause de mouvements excessifs et de problèmes techniques. Les analyses des IRMf ont donc porté sur 8 sujets sains (4 garçons de 11,11,9 ans) et 5 patients (5 garçons de 11,91,0 ans). • La 2ème étude a été conduite sur des IRM 3T avec des tâches 2-back. Quinze sujets sains et 3 patients ont été inclus mais 6 sujets sains ont été exclus à cause d'une anxiété, une précocité et des problèmes techniques. Les analyses des IRMf ont donc porté sur 9 sujets sains (7 garçons de 11,6±2,2 ans) et 3 patients (1 garçon de 14±0,6 ans).Les résultats montrent :(i) l'existence de troubles de la mémoire de travail visuo-spatiale chez les patients ;(ii) l'existence de lésions macroscopiques du lobe postérieur gauche du cervelet chez les patients ;(iii) l'engagement du lobe postérieur gauche du cervelet lors des tâches de MDT non-verbale et l'engagement du lobe postérieur droit du cervelet lors des tâches de MDT verbale chez les sujets sains ;(iv) l'engagement cérébral (cortex préfrontal, pariétal et temporo-occipital) lors des tâches de MDT chez les patients suggérant l'existence d'une réorganisation corticale.Pour conclure, ce travail souligne l'importance du lobe postérieur gauche du cervelet pour la MDT non-verbale chez les enfants droitiers. Cette information devrait être prise en compte lors de la planification opératoire des enfants opérés pour un médulloblastome cérébelleux.

Children treated for cerebellar medulloblastoma may have cognitive impairment, particularly in working memory, perturbing their school performance.A better understanding of anatomo-functional background of the cerebellum and its involvement in working memory are essential to minimize treatment side effects and to improve the patients' quality of life. A French multicenter study was therefore conducted.The objectives of this thesis were: (i) To conduct a clinico-radiological study in the patients by comparing the neuropsychological data with resected cerebellar lesions identified by anatomical MRI; (ii) To map the involvement of the cerebellum in working memory by fMRI BOLD; (iii) To map cortical reorganization of patients at the same working memory tasks by fMRI BOLD. For this, N-back tasks, following a factorial design modulated in sensory modality (visual or auditory) and in nature of information (verbal or nonverbal) to memorize, were used. In the introduction of this thesis, a comprehensive review of the literature on the contributions of new MRI methods is intended to explore the cognitive disorders in children treated for medulloblastoma.Two comparative case-control phases of this study were performed upon right-handed subjects:• The first study was conducted by 1.5T MRI with 1-back tasks. Twelve healthy subjects and 9 patients were included, but 4 patients and 4 healthy subjects were secondarily excluded, mainly because of excessive movement and technical problems. FMRI analysis was therefore focused on 8 healthy subjects (4 males, 11.1 1.9 year olds) and 5 patients (5 boys, 11.91.0 year olds).• The second study was carried out by 3T MRI with 2-back tasks. Fifteen healthy subjects and 3 patients were included, however, 6 healthy subjects were excluded due to anxiety, precocity and technical problems. FMRI analysis was applied in 9 healthy subjects (7 boys, 11.6±2.2 year olds) and 3 patients (1 boy, 14 ± 0.6 year olds).The results demonstrated: (i) the existence of visuo-spatial WM disorders in the patients; (ii) the existence of macroscopic lesions in the left posterior cerebellar lobe in patients; (iii) the involvement of the left posterior cerebellar lobe during nonverbal WM tasks and the involvement of the right posterior cerebellar lobe during verbal WM tasks in healthy subjects; (iv) the cerebral implication (prefrontal cortex, parietal and temporo-occipital) during WM tasks in the patients suggests the cortical reorganization. To conclude, this work highlights the importance of the left posterior cerebellar lobe in non-verbal WM of right-handed children. This information should be taken into account for the planning procedure in children operated for cerebellar medulloblastoma.