Reconstruction des fibres blanches cérébrales à partir de la dissection et recalage dans l'IRM post-mortem : pour la comparaison à la tractographie cérébrale par IRM de diffusion

Reconstruction of white matter tracts from dissection and coregistration with post mortem MRI for the comparison to cerebral MRI diffusion tractography

• Auteur / Autrice : Ilyess Zemmoura
• Direction : Christophe Destrieux, Gilles Venturini
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la Vie et de la Santé
• Date : Soutenance le 25/06/2015
• Etablissement(s) : Tours
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Énergie, Matériaux, Sciences de la Terre et de l'Univers (Centre-Val de Loire)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : SST/12/U INSERM 930 - IC5- Imagerie et Cerveau (équipe 5)
• Jury : Président / Présidente : Hugues Duffau
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Christophe Destrieux, Gilles Venturini, Hugues Duffau, Jean-François Mangin, Romuald Seizeur, Stéphane Velut
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Jean-François Mangin, Romuald Seizeur

Mots clés

Mots clés contrôlés

Microscopie électronique

Imagerie tridimensionnelle en médecine

Imagerie par résonance magnétique

Tractographie

Dissection

Cerveau

Substance blanche

Mots clés libres

Substance blanche

Dissection

Klingler

Tractographie

Microscopie électronique

White matter

Dissection

Klingler

Tractography

Electronic microscopy

Résumé

La connaissance de la morphologie des faisceaux de fibres blanches, qui connectent des régions cérébrales distantes, est indispensable à la compréhension du fonctionnement cérébral. La tractographie par IRM de diffusion reconstruit indirectement cette anatomie à partir d'algorithmes mathématiques complexes. Après une revue des méthodes proposées pour la validation de la tractographie, nous proposons une méthode originale basée sur la reconstruction 3D de faisceaux disséqués. Notre méthode, FIBRASCAN, utilise des acquisitions itératives de surface en cours de dissection. Les faisceaux étaient segmentés sur chaque surface puis reconstruits par empilement. Un support rigide permettait le recalage entre surfaces puis vers l'IRM. Nous avons démontré la précision de chaque étape de reconstruction, et sa faisabilité sur plusieurs faisceaux. Dans la dernière partie de ce travail, la structure des fibres blanches et les modifications induites par la préparation et la dissection sont explorées en microscopie électronique. Nous avons montré que la dissection préservait la structure des axones et peut ainsi être considérée comme un outil de validation de la tractographie.

The knowledge of the morphology of white matter fiber tracts, which connect distant cerebral areas, is essential to better understand brain functions. Diffusion MR tractography indirectly reconstructs this anatomy using complex mathematical algorithms. After a review of the existing methods for tractography validation, we propose an original method based on 3D reconstruction of dissected tracts. Our method, FIBRASCAN, used iterative surface acquisitions during dissection. The tracts were segmented on each surface and then reconstructed by stacking these surfaces. A rigid support allowed registration between surfaces and then registration to MRI. We demonstrated the accuracy of each reconstructing step, and the feasibility of our method on several tracts. In the last part of this work, the structure of white matter fibers and the changes induced by preparation and dissection were investigated using electron microscopy. We showed that dissection preserves the structure of axons and can thus be considered as a validation tool for tractography.