Apport de l’IRM du système nerveux central dans le contrôle du bas appareil urinaire

Contribution of central nervous system MRI to lower urinary tract control

• Auteur / Autrice : Charles Mazeaud
• Direction : Benoit Peyronnet
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Sciences de la Vie et de la Santé - BioSE
• Date : Inscription en doctorat le ; Soutenance le 25/11/2024
• Etablissement(s) : Université de Lorraine
• Ecole(s) doctorale(s) : BioSE - Biologie Santé Environnement
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : IADI - Imagerie Adaptative Diagnostique et Interventionnelle
• Jury : Président / Présidente : Marc Debouverie
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Benoit Peyronnet, Isabelle Loubinoux, Anne Kerbat, Gabriela Hossu, Christian Saussine
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Isabelle Loubinoux, Anne Kerbat

Mots clés

Mots clés libres

Urologie

IRM fonctionnelle

Cerveau

Vessie

Imagerie de diffusion en tenseur

Urology

Functional MRI

Brain

Bladder

Tensor diffusion imaging

Résumé

La neuro-imagerie est un outil puissant pour étudier le contrôle cérébral sur le bas appareil urinaire. L'imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf) nous permet aujourd'hui de comprendre quelles zones du cerveau jouent un rôle dans les phases de stockage et de miction du cycle mictionnel. Celui-ci implique de multiples zones clés de organisées en un réseau cérébral complexe que l'imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf) tend à décrire depuis une vingtaine d'années. Nous avons étudié plusieurs dimensions inexplorées du réseau cerveau-vessie en IRMf. Une revue exhaustive de la littérature était notre point de départ pour mettre à jour les progrès de l'IRMf dans la description du réseau cerveau-vessie et nous avons présenté les lacunes de connaissances. Parmi les résultats, nous avons montré que le rôle du cervelet devait être clarifié et que le contrôle de la vessie par la moelle épinière et la tractographie des symptômes urinaires dans la sclérose en plaque (SEP) n'avaient jamais été étudiés. Nous avons donc réalisé une étude IRMf sur le remplissage de la vessie à l'état de repos afin de déterminer de nouvelles régions d'intérêt dans le cervelet. Ensuite, nous avons travaillé sur l'imagerie du tenseur de diffusion (TD) de la SEP pour évaluer les associations entre les symptômes du bas appareil urinaire et la charge lésionnelle des faisceaux de fibres blanche (FFB) associée à la progression de la maladie. Enfin, nous avons conçu un protocole d'étude pour évaluer l'activité IRMf liée à la tâche dans la miction de la moelle épinière à l'aide d'un nouvel outil dédié pour déclencher le réflexe bulbocaverneux. Nous avons examiné la littérature des 12 dernières années en utilisant des mots-clés appliqués à la base de données Medline. Les activations du cervelet ont été analysées sur une séquence IRMf à l'état de repos. Vingt volontaires sains ont été étudiés avant et après le remplissage de la vessie. Trois régions ont été identifié avec une analyse région d’intérêt vers voxel. Les FFB de dix femmes atteintes de sclérose en plaques et présentant des symptômes mictionnels a été analysée. Le % de résidu post-mictionnel/capacité vésicale montrait une forte association avec la progression de la maladie et la dégradation des FFB. Nous avons construit un marteau réflexe compatible IRM pour déclencher facilement le réflexe bulbocaverneux et explorer la moelle épinière lombosacrée en IRMf. Pendant le remplissage de la vessie, des activations significatives ont été retrouvées. L'IRM et ses dérivés sont essentiels pour comprendre le fonctionnement de l'appareil urinaire. Nous avons identifié des zones du cervelet à intégrer dans le modèle, défini des symptômes urologiques en corrélation avec la progression de la SEP et la dégradation des FFB associée, et mis au point un outil permettant d'étudier pour la première fois les centres sacrés de la miction. Ces résultats font non seulement progresser notre compréhension du réseau cerveau-vessie, mais ouvrent également la voie à de futures recherches et applications cliniques dans ces trois domaines interconnectés.

Neuroimaging is a powerful tool for investigating the neural control of the lower urinary tract. Functional magnetic resonance imaging (fMRI) now allows us to understand which brain areas contribute to the proper function of the storage and voiding of the lower urinary tract. The micturition cycle involves multiple control key zones organized in a complex brain network that functional MRI (fMRI) imaging has tended to describe for the past twenty years. We studied several unexplored aspects of the brain-bladder network on fMRI. We reviewed the fMRI advances in the brain bladder network description and presenting the gaps in knowledge. Among the findings, we showed that the cerebellum's role needed to be clarified and that spinal cord bladder control and tractography of urinary symptoms in multiple sclerosis (MS) had never been studied. Thus, we performed an fMRI resting-state bladder filling study to determine new regions of interest in the cerebellum. Then, we worked on multiple sclerosis (MS) diffusion tensor imaging (DTI) to assess associations between lower urinary tract symptoms and the white matter tract (WMT) burden associated with the disease progression. Finally, we designed a protocol study to assess task-related fMRI activity within the spinal cord micturition with a new dedicated tool to elicit the bulbocavernosus reflex. We reviewed the literature for the past 12 years using a keyword formula applied to the Medline database. Cerebellum activations were analyzed on a resting-state fMRI sequence. Twenty healthy volunteers were studied before and after bladder filling. Three regions were identified with a seed-to-voxel analysis. The WMT of ten MS women with voiding symptoms was analyzed. The % post-void residual/bladder capacity showed the strongest association between disease progression and WMT degradation. We built an MRI-compatible reflex hammer that successfully conveniently triggered the bulbocavernosus reflex, allowing for exploring the lumbosacral spinal cord in fMRI. During bladder filling, significant activations were elicited. MRI and its derivatives are vital in understanding the functioning of the urinary tract. We have identified areas of the cerebellum for integration into the model, defined urological symptoms correlated with MS progression and degradation of associated WMT and developed a tool to study the sacral centers of micturition for the first time. These significant findings not only advance our understanding of the brain-bladder network but also pave the way for future research and clinical applications in these three interconnected fields.