Fusion de données EEG-IRMf et IRMd chez des sujets sains et des patients atteints d'épilepsie du lobe temporal : vers une caractérisation trimodale du réseau structure-fonction du cerveau humain

EEG-fMRI and dMRI data fusion in healthy subjects and temporal lobe epilepsy : towards a trimodal structure-function network characterization of the human brain

• Auteur / Autrice : Jonathan Wirsich
• Direction : Maxime Guye, Christian Bénar
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Neurosciences
• Date : Soutenance le 02/11/2016
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : École Doctorale Sciences de la Vie et de la Santé (Marseille)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre de résonance magnétique biologique et médicale (Marseille) - Institut des neurosciences des systèmes (Marseille)
• Jury : Président / Présidente : Gustavo Deco
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Gustavo Deco, Serge Vulliemoz, Louise Tyvaert, Jean-Philippe Ranjeva
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Serge Vulliemoz, Louise Tyvaert

Mots clés

Mots clés contrôlés

Reconnaissance visuelle des formes

ultrastructure

Cerveau

Épilepsie temporale

Imagerie par résonance magnétique

Électroencéphalographie

Mots clés libres

EEG-IRMf

Fusion de données

Neurosciences computationnelles

Pathologies cérébrales

Connectivité

IRM de diffsuion

EEG-FMRI

Data fusion

Computational neuroscience

Brain pathologies

Connectivity

Diffusion MRI

Résumé

La caractérisation de la structure du cerveau humain et les motifs fonctionnelles qu’il fait apparaitre est un défi central pour une meilleure compréhension des pathologies du réseau cérébral telle que l’épilepsie du lobe temporal. Cette caractérisation pourrait aider à améliorer la prédictibilité clinique des résultats d’une chirurgie visant à traiter l’épilepsie.Le fonctionnement du cerveau peut être étudié par l’électroencéphalographie (EEG) ou par l’imagerie de résonance magnétique fonctionnelle (IRMf), alors que la structure peut être caractérisé par l’IRM de diffusion (IRMd). Nous avons utilisé ces modalités pour mesurer le fonctionnement du cerveau pendant une tache de reconnaissance de visages et pendant le repos dans le but de faire le lien entre les modalités d’une façon optimale en termes de résolution temporale et spatiale. Avec cette approche on a mis en évidence une perturbation des relations structure-fonction chez les patients épileptiques.Ce travail a contribué à améliorer la compréhension de l’épilepsie comme une maladie de réseau qui affecte le cerveau à large échelle et non pas au niveau d’un foyer épileptique local. Dans le futur, ces résultats pourraient être utilisés pour guider des interventions chirurgicales mais ils fournissent également des approches nouvelles pour évaluer des traitements pharmacologiques selon ses implications fonctionnelles à l’échelle du cerveau entier.

The understanding human brain structure and the function patterns arising from it is a central challenge to better characterize brain network pathologies such as temporal lobe epilepsies, which could help to improve the clinical predictability of epileptic surgery outcome.Brain functioning can be accessed by both electroencephalography (EEG) or functional magnetic resonance imaging (fMRI), while brain structure can be measured with diffusion MRI (dMRI). We use these modalities to measure brain functioning during a face recognition task and in rest in order to link the different modalities in an optimal temporal and spatial manner. We discovered disruption of the network processing famous faces as well a disruption of the structure-function relation during rest in epileptic patients.This work broadened the understanding of epilepsy as a network disease that changes the brain on a large scale not limited to a local epileptic focus. In the future these results could be used to guide clinical intervention during epilepsy surgery but also they provide new approaches to evaluate pharmacological treatment on its functional implications on a whole brain scale.