Création d’un atlas des faisceaux de la matière blanche par imagerie de diffusion : Axé sur les faisceaux d’association humains des capsules externe et extrême

Atlasing white matter pathways using diffusion magnetic resonance imaging (dMRI) : With a focus on human association tracts in the external and extreme capsules

• Auteur / Autrice : Janice Hau
• Direction : Laurent Petit
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Neurosciences
• Date : Soutenance le 16/12/2015
• Etablissement(s) : Bordeaux
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la vie et de la santé (Talence, Gironde ; 1993-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Groupe d'imagerie neurofonctionnelle (Bordeaux)
• Jury : Président / Présidente : Maxime Descoteaux
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Alexander Leemans
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Emmanuel Mandonnet, Michel Thiebaut de Schotten

Mots clés

Mots clés contrôlés

Capsule externe

Imagerie par résonance magnétique de diffusion

Cartographie cérébrale

Imagerie du tenseur de diffusion

Mots clés libres

Matière blanche

Neuroanatomie

Imagerie de diffusion

Tractographie

Voies de fibres

Faisceau occipito-rontale inférieur

Faisceau unciné

Sous-composants

Capsule externe

Capsule extrême

White matter

Neuroanatomy

Diffusion imaging

Tractography

Fibre pathways

Inferior fronto-occipital fasciculus

Uncinate fasciculus

Subcomponents

External capsule

Extreme capsule

Résumé

Il est de plus en plus reconnu que les connexions du cerveau jouent un rôle important sur la fonction cérébrale, en particulier les fonctions cognitives supérieures comme le langage. Cependant l’imperfection des techniques traitant les connexions macroscopiques humaines a empêché l’avancement de nos connaissances sur l'anatomie des faisceaux. Nous nous appuyons ainsi aujourd’hui essentiellement sur la littérature du XIXème siècle. Les définitions des trajets et des connexions anatomiques de nombreux faisceaux sont constamment débattues. En utilisant l'imagerie de diffusion, nous réévaluons les anatomies des faisceaux clés dans une grande cohorte saine. Nous utilisons une nouvelle approche de segmentation des faisceaux qui vise à reproduire la méthode introduite par les dissectionistes. Celle-ci définit un tract comme l’ensemble des fibres passant par une même tige, minimisant ainsi l’a priori sur leurs terminaisons. Nous nous concentrons sur les faisceaux d'association des capsules externe et extrême, notamment les faisceaux occipito-frontal inférieur (FOFI) et unciné (FU) impliqués dans le circuit du langage ventral. Nous passons en revue la littérature sur ces tracts, fournissons des descriptions détaillées de leurs connectivités anatomiques et donnons un nouvel éclairage sur leur asymétrie et organisation interne. Dans une première étude, nous confirmons que les deux faisceaux ont de plus vastes projections dans le cortex qu'on ne le pensait, et nous présentons de nouveaux résultats concernant les branches asymétriques des faisceaux. Dans une deuxième étude, nous étudions en profondeur le FU et ses sous composantes. Nous résolvons un débat d’un siècle en exhibant clairement sa frontière avec le FOFI et nous identifions pour chaque sous composante des caractéristiques anatomiques distinctives y compris des asymétries. Ces résultats apportent un éclairage nouveau sur le FOFI et le FU qui sera crucial pour démêler leurs rôles multifonctionnels.

The importance of the brain’s connections for cerebral function is increasingly emphasized especially for higher cognitive functions like language. But the imperfection of the techniques used to address the human macroscopic connections has prevented the advancement of our knowledge on the anatomy of fibre pathways. Thus we rely heavily on XIXth century literature. Controversy surrounding the anatomical course and connections of many fibre pathways persists. Using diffusion imaging, we reevaluate the anatomies of key pathways in a large healthy cohort. We use a novel tract segmentation approach that aims to reproduce the method introduced by dissectionists – defining a tract as all fibers passing through a stem, thus minimizing a priori on their terminations. We focus on the association pathways of the external and extreme capsules, namely the inferior fronto-occipital (IFOF) and uncinate fasciculi (UF), implicated in the ventral language circuitry. We review the literature on these tracts, provide detailed descriptions of their connectional anatomies and present new insights regarding their asymmetry and internal organization. In a first study, we confirm that both tracts have more extensive projections within the cortex than previously thought and present new results regarding asymmetrical tract branches. In a second study we further investigate the UF including its subcomponents. We resolve a century old debate by clarifying its elusive boundary with the IFOF and reveal the distinctive anatomical features including asymmetry patterns of each subcomponent. These results shed new light on the IFOF and UF and will be crucial for disentangling their multifunctional roles.