Analyse des réseaux cérébraux par IRM chez un modèle souris de la maladie d’Alzheimer

MRI analysis of brain connectivity in a mouse model of Alzheimer’s disease

• Auteur / Autrice : Laetitia Degiorgis
• Direction : Jean-Paul Armspach, Frédéric Blanc
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Neurosciences
• Date : Soutenance le 11/09/2019
• Etablissement(s) : Strasbourg
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mathématiques, sciences de l'information et de l'ingénieur (Strasbourg ; 1997-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire des sciences de l'ingénieur, de l'informatique et de l'imagerie (Strasbourg ; 2013-....)
• Jury : Président / Présidente : Brigitte L. Kieffer
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean-Paul Armspach, Frédéric Blanc, Brigitte L. Kieffer, Marc Dhenain
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Brigitte L. Kieffer, Marc Dhenain

Mots clés

Mots clés contrôlés

Animaux de laboratoire

Cartographie cérébrale

Neuropharmacologie

Imagerie par résonance magnétique

Alzheimer, Maladie d'

Mots clés libres

Maladie d’Alzheimer

Connectivité cérébrale

Longitudinale

In vivo

Modèle murin

Alzheimer’s disease

Brain connectivity

Longitudinal

In vivo

Mouse model

Résumé

La maladie d’Alzheimer (MA) est la principale pathologie neurodégénérative de la personne âgée caractérisée par une apparition progressive de troubles mnésiques. Aujourd’hui, des études des réseaux cérébraux, chez l'Homme et la souris, démontrent le potentiel de l’IRM pour l’étude de la MA et de sa progression temporelle. Le but de cette thèse est de caractériser la réorganisation des réseaux neuronaux d’un modèle murin de la MA, en combinant l’étude de l’architecture des circuits à la fois structurelle et fonctionnelle obtenues en IRM de repos. Une étude longitudinale, non-invasive et in vivo a été réalisée sur un groupe de souris tout au long de la pathologie, parallèlement à des évaluations comportementales de mémoire, et histologiques. Les résultats obtenus dans le cadre de ce projet démontrent des modifications structurelles et fonctionnelles, induisant des altérations prodromales des systèmes de mémoire, précédant les symptômes mnésiques de la pathologie. Des modifications longitudinales majeures de la connectivité septal, ciblant aussi bien des régions cérébrales spécifiques du circuit limbique que le réseau du mode par défaut, à la fois au niveau structurel et fonctionnel, ont été mises en évidence. Ainsi, évaluer l’impact de nouveaux agents thérapeutiques visant ces réseaux spécifiques, pourrait révéler de nouvelles cibles cliniques pour la mise en place de traitements futurs.

Alzheimer’s disease (AD) is the most widespread dementia in the world, presenting progressive memory impairment. Using resting-state MRI, in both human and animal studies, has opened a new window into the brain and its connectome, proposing abnormal functional connectivity as a candidate biomarker of brain pathologies such as AD. We investigated the connectome’s affectation over time in vivo in a longitudinal study, to follow-up and characterize a transgenic mouse model of AD, combining both functional and structural approaches and evaluating possible network signatures of pathological states. We associate behavioral assessment and histological staining of neurotoxic protein to the MRI approach, in order to relate pathological mechanism, at both network and cellular level, to memory dysfunction. We found remarkable structural and functional modifications, mediating prodromal alterations of the memory system, before the beginning of memory impairment. Considerable changes in the septal connectivity particularly towards limbic centers but also involving communication with the Default Mode Network were highlighted over time. These vulnerable circuits represent biomarkers of the disease and potential targets for future treatment.