Etude IRMf de la plasticité cérébrale des réseaux moteurs et cognitifs dans la Sclérose Latérale Amyotrophique

fMRI study of cerebral plasticity of motor and cognitive networks in Amyotrophic Lateral Sclerosis

• Auteur / Autrice : Aurélia Poujois
• Direction : Jean-Christophe Antoine
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Motricité humaine et handicap
• Date : Soutenance le 31/10/2011
• Etablissement(s) : Saint-Etienne
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences Ingénierie Santé (Saint-Etienne)
• Jury : Président / Présidente : Bernard Laurent
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Shahram Attarian, Pascal Giraux, Pierre-François Pradat, Franck Semah

Mots clés

Mots clés contrôlés

Processus perceptivomoteurs

Imagerie par résonance magnétique

Plasticité neuronale

Sclérose latérale amyotrophique

Mots clés libres

Sclérose Latérale Amyotrophique

Plasticité cérébrale

IRMf

Connectivité fonctionnelle des réseaux

Réseau sensorimoteur

Réseau par défaut

Fluence verbale

N-Back

Cognition

Analyse en composantes indépendantes

Amyotrophic Lateral Sclerosis

Cerebral plasticity

FMRI

Functional network connectivity

Sensorimotor network

Default-mode network

Verbal fluency

N-Back

Independent Component Analysis

Résumé

Ce travail a porté sur les remaniements corticaux précoces des circuits moteurs et extramoteurs dans la SLA grâce à l’étude des activations IRMf issues de tâches motrices et cognitives. La première partie de nos travaux nous a permis de montrer grâce des tâches simples d’activation motrice en IRMf (1) qu’alors que les patients SLA présentaient un déficit moteur discret, une augmentation des activations corticales est apparue dans les aires sensorimotrices bilatérales du cerveau. (2) Ces modifications précoces de l’activité neuronale étaient corrélées à la latéralisation du déficit moteur du membre ou la prédominance manuelle et surtout, (3) au taux de progression de la maladie à un an et à la survie, suggérant que ce remaniement de l’activité qui correspond probablement à de la plasticité cérébrale a des implications fonctionnelles. Enfin, (4) ce phénomène apparaissait actif puisqu’il s’est poursuivi pendant au moins onze mois. Dans la deuxième partie, nous avons montré lors d’une tâche de fluence verbale silencieuse que (1) les SLA présentaient une suractivation initiale des aires dévolues au processus sémantique avec un renforcement de la connectivité fonctionnelle entre les réseaux (CFR). (2) Au bout de onze mois et alors que l’atteinte des fluences était stable, ce phénomène de compensation s’épuisait avec une diminution conjointe de l’activation des réseaux et de la CFR. La tâche de 2-Back, réalisée alors que les patients ne présentaient pas d’atteinte de la mémoire de travail lors des tests psychométriques, nous a permis de montrer en outre que certains circuits non-moteurs se réorganisaient très précocement chez les patients, alors même qu’ils étaient asymptomatiques

In this work we used motor and cognitive tasks in an fMRI study to explore the early cortical reorganizations of the motor and extra-motor circuits in ALS patients. In a first part, using a simple motor task, we demonstrated (1) that increased cortical BOLD signal changes occurred in specific regions of the brain of ALS patients when their motor deficit was still moderate, and that this early signal changes correlated with (2) the lateralisation of the motor deficit or hand predominance and, more importantly, (3) with the rate of disease progression at one year and survival time, suggesting that modulations of cerebral activity in ALS may have functional implications. Furthermore, (4) this brain plasticity was maintained with time and disease progression during at least eleven months. In a second part, we demonstrated during a silent verbal fluency task (1) that ALS patients presented initially an increased cortical activation of areas devolved to the semantic process with an intensification of the functional network connectivity (FNC). (2) After eleven months and while their performance in tests of verbal fluency was stable, this cerebral compensation ran out with a decrease of the previous cerebral activations and the FNC. A N-back working memory paradigm, realized while the patients did not present any deficit of their working memory, allowed us to show that certain non-motor circuits were reorganized prematurely while patients were still asymptomatic