Étude du réseau de saillance dans la survenue des expériences intrusives dans la schizophrénie et le psychotrauma

Salience network and intrusive experiences in schizophrenia and post-traumatic stress disorder

• Auteur / Autrice : Arnaud Leroy
• Direction : Renaud Jardri, Guillaume Vaiva
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Neurosciences
• Date : Soutenance le 04/12/2020
• Etablissement(s) : Université de Lille (2018-2021)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Biologie-Santé (Lille ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Lille Neuroscience et Cognition (Lille) - Lille Neurosciences & Cognition - U 1172
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Renaud Jardri, Guillaume Vaiva, Josselin Houenou, Wissam El-Hage, Marie-Odile Krebs, Sonia Dollfus
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Josselin Houenou, Wissam El-Hage

Mots clés

Mots clés contrôlés

Troubles de stress post-traumatique

Schizophrénie

Neuroimagerie

État de stress post-traumatique

Schizophrénie

Saillance visuelle

Imagerie

Cerveau

Mots clés libres

Imagerie cérébrale

Réseau de saillance

Psychiatrie

Schizophrénie

Trouble de stress post-traumatique

Intrusion

Brain imaging

Salience network

Psychiatry

Schizophrenia

Post-traumatic Stress Disorder

Intrusion

Résumé

Les êtres humains doivent être capables d’intégrer de nombreux stimuli perceptifs mais également de filtrer en priorité les seules informations dignes d’intérêt. Ces stimuli sont priorisés en fonction de leur saillance. Le réseau cérébral de la saillance est composé de l’insula antérieure, du cortex cingulaire antérieur dorsal, de l’amygdale, du striatum ventral, et de la substance noire/aire tegmentale ventrale. Ce réseau focalise l’attention et facilite l’accès à la mémoire de travail une fois qu’un évènement saillant est détecté. Le réseau de saillance joue ainsi un rôle crucial dans la balance cognitive entre stimuli externes et processus mentaux internes. De nombreuses études ont démontré l’existence de liens entre ce réseau et le stress. De même, le réseau de saillance a été impliqué dans de nombreuses pathologies psychiatriques ou neurologiques, dont la démence fronto-temporale, les troubles de l’humeur et anxieux, la schizophrénie, les addictions ou encore la douleur. Plus spécifiquement, une implication du réseau de saillance dans les expériences intrusives a été suggérée, notamment au cours des hallucinations dans la schizophrénie, et potentiellement lors des reviviscences post-traumatiques dans le trouble de stress post-traumatique. L’objectif de ce travail de thèse était d’étudier plus précisément le rôle du réseau de saillance dans les phénomènes intrusifs dans ces deux pathologies. Une première partie est consacrée à l’étude des hallucinations dans la schizophrénie, et une seconde porte sur l’étude des reviviscences post-traumatiques dans le trouble de stress post-traumatique. Nous avons tout d’abord étudié les bases neurales de la saillance dans la schizophrénie, en réalisant une méta-analyse basée sur les coordonnées fonctionnelles (en imagerie par résonance magnétique) d’études se focalisant sur les processus de récompense. Nous avons ainsi montré que l’hypoactivation du striatum ventral retrouvée chez les patients souffrant de schizophrénie lors de ces tâches était corrélée aux symptômes positifs du trouble. Plusieurs études ‘trait’ et ‘état’ ont proposé que le réseau de saillance puisse jouer un rôle modulateur dans les expériences hallucinatoires. Dans une deuxième étude, nous avons donc validé une méthode de capture hallucinatoire à même de comparer le décours temporel des aires hyperactivées dans ces expériences, avec celui des différents réseaux fonctionnels de repos, étape indispensable pour la mesure dynamique du réseau de saillance dans ces phénomènes. Enfin, dans une troisième étude, nous avons étudié le rôle joué par le réseau de saillance, et en particulier de l’insula antérieure, dans la réponse au traitement dans le trouble de stress post-traumatique. En effet, les bases neurales de la réponse au traitement sont encore peu connues, notamment via des mesures de connectivité effective. Nous avons ainsi pu montrer l’importance du rôle modulateur de l’insula antérieure dans la diminution des reviviscences post-traumatiques. Ces résultats laissent entrevoir plusieurs applications concrètes en psychiatrie. En particulier, l’amélioration des connaissances physiopathologiques des phénomènes intrusifs, à la fois dans la schizophrénie et le trouble de stress post-traumatique, avec la perspective de développer des méthodes de capture des reviviscences post-traumatiques sur le modèle de la capture hallucinatoire, ouvre des possibilités d’avancées dans le champ de la médecine personnalisée dans ces deux pathologies.

In a sensorially complex world, human beings need to efficiently and effectively filter and respond to relevant stimuli. Stimuli are prioritized according to their saliency. Especially, the salience network is readily identified as an intrinsically connected large-scale network including prominent nodes as the anterior insula, the dorsal anterior cingulate cortex, the amygdala, the ventral striatum, and the substantia nigra/ventral tegmental area. The salience network not only plays an important role in saliency detection and reactivity but also facilitates access to attention and working memory resources once a salient event has been detected. Stress reactions have been previously linked to activation of the salience network. Moreover, network models are now being widely used to characterize deficits in a wide range of psychiatric and neurological disorders. These studies have provided evidence for prominent salience network dysfunctions in frontotemporal dementia, mood and anxiety disorders, schizophrenia, drug addiction, or pain. Especially, the role of the salience network in intrusive experiences has been suggested, during hallucinations in patients with schizophrenia, and more recently, during re-experiencing in patients suffering from post-traumatic stress disorders. The goal of the present thesis is to improve knowledge about the role of the salience network in intrusive thoughts in these two disorders. In a first part, we studied the role of the salience network in hallucinations in patients with schizophrenia. In a second part, we studied its role in re-experiencing in post-traumatic stress disorder. In a coordinate-based meta-analysis, we explored the neural bases of salience in schizophrenia, focusing on reward processing. We showed that the hypoactivation of the ventral striatum found in patients with schizophrenia during such tasks was correlated with positive symptoms of schizophrenia. Furthermore, several ‘trait’ and ‘state’ studies found that the salience network has a modulatory function in the occurrence of hallucinatory experiences. In a second study, we thus validated a method for hallucinations’ capture, making possible the comparison between the time-course of brains areas overactivated during these experiences and conventional resting-state networks, which is a mandatory step for the study of the dynamic role of the salience network during hallucinations. Finally, in a third study, we explored the role of insular cortex in re-experiencing symptoms in post-traumatic stress disorders, and especially its role in response to pre-reactivation propranolol therapy. The neural bases of treatment-response are indeed still poorly understood, notably via effective connectivity analysis. We showed that the anterior insula exerted causal influences over the brain which correlate with reexperiencing in post-traumatic stress disorder. These studies pave the way for future developments. Especially, improvement in the knowledge about the physiopathology of intrusive experiences, both in schizophrenia and post-traumatic stress disorder, are important to develop re-experiencing capture methods, and for the development of personalized medicine in these two disorders.