L’hypothèse du double syndrome cognitif dans la maladie de Parkinson : études en IRM des corrélats structuraux et fonctionnels

The dual cognitive syndrome hypothesis in Parkinson’s disease: MRI studies of structural and functional correlates

• Auteur / Autrice : Quentin Devignes
• Direction : Kathy Dujardin
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Recherche clinique, innovation technologique, santé publique - MED
• Date : Inscription en doctorat le ; Soutenance le 26/11/2021
• Etablissement(s) : Université de Lille (2018-2021)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Biologie-Santé (Lille)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Lille Neurosciences & Cognition
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Degenerative and vascular cognitive disorders
• Jury : Président / Présidente : Luc Defebvre
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Kathy Dujardin, Ana-Raquel Marques, Oury Monchi, David Devos, Gaël Chetelat
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Ana-Raquel Marques, Oury Monchi

Mots clés

Mots clés libres

Parkinson

Troubles cognitifs légers

Sous-types cognitifs

Irm

Altérations structurales

Connectivité fonctionnelle

Parkinson

Mild cognitive impairment

Cognitive subtypes

Mri

Structural alterations

Functional connectivity

Résumé

La maladie de Parkinson (MP) est une pathologie neurodégénérative caractérisée par des troubles moteurs. Cependant, des symptômes non-moteurs tels que les troubles cognitifs font partie intégrante du tableau clinique de la maladie. Trois grandes présentations cliniques des troubles cognitifs dans la MP peuvent être distinguées : (a) l’absence de troubles significatifs malgré d’éventuels symptômes, (b) les troubles cognitifs légers et (c) la démence de la maladie de Parkinson. Les troubles cognitifs légers renvoient à des déficits cognitifs significatifs en l’absence de déclin cognitif global et d’impact sur les principales activités de la vie quotidienne. Ces troubles, communs dans la maladie de Parkinson, peuvent affecter diverses fonctions cognitives. L’hypothèse du double syndrome suggère l’existence de deux sous-types cognitifs : frontostriatal, caractérisé par des déficits attentionnels et/ou exécutifs, et cortical postérieur, caractérisé par des défici ts visuospatiaux, mnésiques et/ou langagiers. Ce dernier a été associé avec un risque accru d’évolution précoce vers la démence. À ce jour, peu d’études ont pris en compte l’hétérogénéité des troubles cognitifs légers observés dans la MP et aucune étude n’a déterminé des sous-types sur la base de l’hypothèse du double syndrome. Par ailleurs, nous manquons de biomarqueurs in-vivo associés à ces sous-types cognitifs. Les objectifs principaux de cette thèse étaient (a) de proposer un état de l’art concernant les résultats en neuroimagerie associés à des sous-types cognitifs distincts de troubles cognitifs légers dans la maladie de Parkinson et (b) d’identifier en IRM des changements structuraux et fonctionnels du cerveau associés aux sous-types frontostriatal et cortical postérieur. Par conséquent, nous avons réalisé une revue systématique qui a montré un manque dans la littérature scientifique étant donné que seules dix études de neuroimagerie considérant des sous-types de troubles cognitifs légers dans la maladie de Parkinson ont été identifiées. Par la suite, nous avons conduit deux études en IRM pour identifier des modifications structurales et fonctionnelles de repos dans des sous-types cognitifs de troubles cognitifs légers. Nous avons utilisé les données issues d’un groupe de patients non-déments présentant une maladie de Parkinson (n=114) dont le sous-type cognitif a été déterminé sur la base de leurs performances à une batterie de tests neuropsychologiques : (a) avec une cognition normale (PD-NC) (n=41), (b) avec un sous-type frontostriatal (PD-FS) (n=16), (c) avec un sous-type cortical postérieur (PD-PC) (n=25) et (d) avec un sous-type mixte (PD-MS), c’est-à-dire une combinaison de déficits frontostriataux et corticaux postérieurs (n=32). Pour les analyses fonctionnelles, des données issues de 24 sujets sains appariés en âge ont également été utilisées. Nos résultats ont montré (a) des altérations structurales plus abondantes et plus étendues chez les patients avec des déficits corticaux postérieurs (PD-PC et PD-MS), (b) une augmentation de la connectivité fonctionnelle au sein des ganglions de la base chez les patients PD-PC et (c) une diminution de la connectivité fonctionnelle dans divers réseaux de repos chez les patients avec des déficits frontostriataux (PD-FS et PD-MS). De futures études longitudinales seront nécessaires pour évaluer la progression de ces modifications structurales et fonctionnelles et pour déterminer le potentiel prédictif de ces marqueurs au regard du risque d’évoluer vers la démence.

Parkinson’s disease (PD) is a neurodegenerative disease characterized by motor disorders. However, non-motor symptoms, including cognitive impairment, are also part of the clinical presentation. According to the severity of cognitive impairment, three presentations are usually distinguished in PD: (a) the absence of significant cognitive impairment despite possible symptoms, (b) mild cognitive impairment (MCI) and (c) PD dementia. MCI refers to significant cognitive deficits without global cognitive decline nor impact on activities of daily living. This condition is common in Parkinson’s disease (PD-MCI), can affect one or several cognitive functions and is heterogenous. According to the dual syndrome hypothesis, PD-MCI can be subdivided into two cognitive subtypes: a frontostriatal one, characterized by attentional and/or executive deficits, and a posterior cortical one, characterized by visuospatial, memory and/or language deficits. The latter has been ass ociated with a higher risk of developing dementia earlier. To date, only few studies have considered the cognitive heterogeneity in PD-MCI and no study defined PD-MCI subtypes based on the dual syndrome hypothesis. Besides, in-vivo biomarkers of these cognitive subtypes are lacking. The main objectives of this thesis were (a) to propose a state-of-the-art on neuroimaging outcomes associated with distinct PD-MCI cognitive subtypes, and (b) to identify structural and functional MRI brain changes associated with the frontostriatal and posterior cortical subtypes. Therefore, we performed a systematic review which showed a gap in the scientific literature given that only ten neuroimaging studies considering PD-MCI subtypes were identified. Thereafter, we conducted two studies to identify structural and resting-state functional MRI modifications in PD-MCI subtypes. We used data from non-demented PD patients (n=114) whose cognitive subtype was determined by their cognitive performance at a comprehensive neuropsychological test battery: (a) patients with normal cognition (PD-NC) (n=41), (b) patients with a frontostriatal subtype (PD-FS) (n=16), (c) patients with a posterior cortical subtype (PD-PC) (n=25) and (d) patients with a mixed subtype (PD-MS) (i.e. combination of frontostriatal and posterior cortical deficits) (n=32). For functional analyses, data from 24 age-matched healthy controls were also used. Our results showed (a) more abundant and more extensive structural alterations in patients with posterior cortical deficits (PD-PC and PD-MS), (b) increased functional connectivity within the basal ganglia in PD-PC patients and (c) decreased functional connectivity in various resting-state networks in patients with frontostriatal deficits (PD-FS and PD-MS). Further longitudinal studies are needed to assess the progression of these structural and functional modifications and to determine the predictive potential of these markers regarding the risk of developing dementia.