Analyse longitudinale des réseaux cérébraux par Imagerie de Résonance Magnétique (IRM) dans un modèle murin de dépression induite par la douleur neuropathique

Longitudinal analysis of brain networks by magnetic resonance imaging (MRI) in a murine model of neuropathic pain-induced depression

• Auteur / Autrice : Meltem Karatas
• Direction : Ipek Yalcin Christmann, Ilka Diester
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Neurosciences
• Date : Soutenance le 05/09/2019
• Etablissement(s) : Strasbourg en cotutelle avec Albert-Ludwigs-Universität (Freiburg im Breisgau, Allemagne)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des Sciences de la vie et de la santé (Strasbourg ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut des neurosciences cellulaires et intégratives (Strasbourg)
• Jury : Président / Présidente : Wolfgang Weber-Fahr
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Ilka Diester, Wolfgang Weber-Fahr, Eleni Tzavara, Cornelius Faber, Laura-Adela Harsan, Jack Foucher, Dominik von Elverfeldt
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Eleni Tzavara, Cornelius Faber

Mots clés

Mots clés contrôlés

Imagerie par résonance magnétique

Réseaux cérébraux

Dépression

Douleur de désafférentation

Mots clés libres

Douleur neuropathique

Dépression

Modèle murin

IRM

Connectivité cérébrale

Neuropathic pain

Depression

Mouse model

MRI

Brain connectivity

Résumé

Les douleurs chroniques développent souvent des troubles de l’anxiété et des états dépressifs. Malgré des recherches cliniques considérables, les mécanismes sous-jacents à cette comorbidité restent inconnus. Nous avons mené une étude d'imagerie non-invasive, par Imagerie de Résonance Magnétique (IRM), pour étudier les changements dans la connectivité structurelle et fonctionnelle dans un modèle murin de dépression induite par la douleur neuropathique. Nous avons utilisé deux méthodes d'IRM pour étudier les voies fonctionnelles de communication (en utilisant l’imagerie fonctionnelle de repos-IRMfr) ainsi que leurs substrats microstructuraux (imagerie du tenseur de diffusion) de manière longitudinale. Les résultats obtenus dans le cadre de ce projet démontrent des modifications structurels et fonctionnels remarquables des réseaux cérébraux suite à l'induction de la douleur neuropathique et à l'émergence de comportements dépressifs. En combinant un modèle animal pertinent et l’IRM cérébrale in-vivo nous avons identifié la signature de la dépression induite par la douleur et son évaluation longitudinale sur la connectivité cérébrale, impliquant des altérations dans le cadre des circuits de la récompense, avec un impact majeur sur la connectivité des deux centres : le CCA et l’ATV. Les résultats principales d’IRLfr montrent une modification considérable dans les réseaux englobant le MPD et le circuit de récompense, qui sont impliqués à la fois dans les pathologies de la douleur chronique et de la dépression. Il est maintenant nécessaire d’étudier la relation causale entre la dépression induite par la douleur et ses changements fonctionnels qui font partie de la perspective long-termes de ce projet.

Chronic pain conditions frequently lead to anxiety and depressive disorders. Despite considerable clinical research, the mechanisms underlying this comorbidity remain elusive. We conducted a non-invasive brain imaging study to investigate changes in structural and functional connectivity in a mouse model of neuropathic pain-induced depression. We employed two methods of magnetic resonance imaging (MRI) to investigate functional communication pathways (using resting state functional MRI-rs-fMRI) as well as their microstructural substrates (diffusion MRI) in longitudinal manner. Brain networks demonstrate remarkable structural and functional modifications following the induction of neuropathic pain and the emergence of depressive phenotype. Combining a relevant preclinical model and in vivo brain MRI, we identified a brain connectivity signature of pain-induced depression and its evolution over time, involving alterations in reward circuits, with a major impact of the two centers: ACA and VTA. The main results of functional imaging reveal considerable changes in the networks encompassing the reward circuit and DMN, which are known to be involved in both chronic pain pathologies and major depression. The long-term perspective of this project is to investigate the causal relationship between pain and depression, reaching a mechanistic explanation for the comorbidity.