Mesure de l'altération fonctionnelle des petits vaisseaux par imagerie ultrasonore

Measuring small vessel functional alterations with ultrasound

• Auteur / Autrice : Elias Boulebnane
• Direction : Thomas Deffieux, Franck Lebrin
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Acoustique
• Date : Inscription en doctorat le 01/01/2023
• Etablissement(s) : Université Paris sciences et lettres
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences mécaniques, acoustique, électronique et robotique de Paris
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Physique pour la Médecine
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Ecole supérieure de physique et de chimie industrielles de la Ville de Paris (1882-....)

Mots clés

Mots clés libres

Imagerie fonctionnelle par ultrasons

Neuroimagerie

Réponse hémodynamique

Couplage neurovasculaire

Maladies cérébrales des petits vaisseaux

Rétine

Functional ultrasound imaging

Neuroimaging

Hemodynamic response

Neurovascular coupling

Cerebral small vessel disease

Retina

Résumé

Un diagnostic précoce et fiable des maladies neurodégénératives, dont la maladie d'Alzheimer et la démence vasculaire, permettrait de limiter les dommages potentiellement irréversibles qu'elles causent au cerveau. Parmi les premiers marqueurs de ces pathologies, les anomalies des petits vaisseaux cérébraux suscitent un intérêt croissant. L'objectif de cette thèse est de mesurer les altérations du couplage neurovasculaire en s'appuyant sur des modèles de souris génétiquement modifiées et atteintes de maladies cérébrales des petits vaisseaux (cSVD) à un stade précoce. Pour ce faire, nous évaluerons la réponse hémodynamique (HRF) cérébrale par imagerie fonctionnelle par ultrasons (fUS), une méthode non-invasive permettant d'imager l'activité neuronale au travers des variations de flux sanguin. Le but est d'établir des marqueurs d'anomalies neurovasculaires applicables en clinique et révélateurs de la progression d'une maladie neurodégénérative. Nous utiliserons également l'imagerie par ultrasons afin de suivre l'action de médicaments récents, approuvés par la FDA et présentant des résultats prometteurs dans la stabilisation et le rétablissement du bon fonctionnement des vaisseaux sanguins. Pour finir, nous développerons une preuve de concept de mesure de la réponse hémodynamique rétinienne de souris et de primates non humains à l'aide de l'imagerie fonctionnelle par ultrasons. Du fait de son organisation sous forme de couches de neurones, ainsi que son apport en glucose et en oxygène reposant sur le flux sanguin, la rétine présente de fortes similarités avec le cerveau. L'imagerie fonctionnelle rétinienne par ultrasons pourrait donc constituer une fenêtre directe et non-invasive vers le cerveau, facilitant ainsi le diagnostic de patients atteints de maladies neurodégénératives à un stade précoce.

Treating patients with neurodegenerative disorders once they become symptomatic may be too late to reverse brain damage. Early small-sized blood vessel dysfunctions are increasingly recognized to contribute to the initial stages of many neurodegenerative diseases, including Alzheimer's disease and vascular dementia. In this project, our goal is to measure neurovascular coupling impairment by assessing the hemodynamic response function (HRF) at the earliest possible stage using non-invasive, transcranial functional ultrasound (fUS) imaging. Using several genetic mouse models of inherited cerebral small vessel disease (cSVD), we will identify early functional neurovascular markers that could ultimately be translated in clinics to monitor disease progression. In order to establish fUS as a reliable technique to monitor drug action, we will test FDA-approved drugs that have recently shown promising results in promoting blood vessel stability and function. Finally, we will provide proof of concept data for the measurement of the hemodynamic response function in retinas of mice and non-human primates using fUS, as it could provide a straightforward and non-invasive window to the brain for population screening to identify patients with early symptoms.