Apport de l’imagerie cérébrale dans les schizophrénies

1. Apport de l’imagerie cérébrale dans les schizophrénies P Delamillieure,S Dollfus UMR 6194 CNRS & Centre Esquirol, CHU de Caen, 14000 Caen, France.

2. Introduction • Application des techniques d’imagerie cérébrale en psychiatrie • Aspect éthique et faisabilité de l’imagerie cérébrale chez le patient schizophrène • Apport de l’imagerie cérébrale dans les psychoses schizophréniques • Conclusion

3. Schizophrénies • Groupe de maladies ou ensemble syndromique • Symptômes variés

4. Schizophrénies

5. Schizophrénies • Groupe de maladies ou ensemble syndromique • Symptômes variés • Désadaptation socioprofessionnelle +/- imp. • Maladie grave, invalidante • Étiologie inconnue

6. Schizophrénies et pathologies cérébrales • Éventualité de désordres cérébraux à l’origine de la maladie évoquée dès les premières descriptions de la maladie : • Émile Kraepelin (1898) : “Dementia praecox “ • Eugène Bleuler (1911) : schizophrénie • Une des maladies qui a engendré le plus d’hypothèses quant à son étiopathogénie

7. Schizophrénies et pathologies cérébrales • Dégénérescence neuronale acquise et évolutive • Gliose Pathologie Neurodégénérative Processus mixte ? • vulnérabilité d'origine • neurodéveloppementale, • plus tard compliquée d'un processus neurodégénératif Anomalies Neurobiologiques • Perturbations à un stade précoce du développement • influence de facteurs génétiques et environnementaux • d'abord silencieuse puis éclosion symptomatique Pathologie Neurodéveloppementale

8. Introduction • Application des techniques d’imagerie cérébrale en psychiatrie • Aspect éthique et faisabilité de l’imagerie cérébrale chez le patient schizophrène • Apport de l’imagerie cérébrale dans les psychoses schizophréniques • Conclusion

9. Techniques d’imagerie cérébrale • Développement relativement rapide des technologies • Application de la neuroimagerie à la schizophrénie • grand nombre d’investigations • permettant l’étude • de la structure • et du fonctionnement cérébral

10. Techniques d’imagerie cérébrale • Quatre types d'informations sur le cerveau désormais accessibles : • Modifications de l'anatomie cérébrale  • Structures anatomiques • Connexions anatomiques • Composition des tissus: gris, blanc, LCR 

11. Imagerie structurale (anatomique) cérébrale (1) • Tomodensitométrie (CT scanner) • Technique la plus utilisée en pratique courante. • Mesure les différences d’absorption des rayons X dans les tissus étudiés. • Résolution spatiale et capacité d’imagerie des tissus mous inférieures à celles de l’IRM.

12. Imagerie structurale (anatomique) cérébrale (2) • Innocuité : • Non-invasive • Pas d’exposition à des rayonnements ionisants • Évaluations longitudinales Imagerie par Résonance Magnétique (IRM) • Meilleures images de la morphologie cérébralein vivo • en termes de résolution spatiale (millimètre) • et de contraste : Bon contraste entre la matière grise et la matière blanche Plus sensible et robuste

13. Imagerie structurale (anatomique) cérébrale (3) Imagerie par tenseur de diffusion • Étude de l’intégrité des faisceaux de fibres de substance blanche (FA) • Principe: • Mesure la mobilité des molécules de l’eau ; • La diffusion de l’eau est anisotropique*, contrainte par les structures microscopiques (myéline, fibres de SB) d’où une diffusion directionnelle de l’eau dans les fibres * Qualité d'un milieu dont les propriétés varient suivant la direction

14. Imagerie structurale (anatomique) cérébrale (3) Imagerie par tenseur de diffusion

15. Anomalies de la connectivité (SB) par imagerie en TDI • Corps calleux ( Foong 2000 Agartz 2001) • Cortex préfrontal (Buchsbaum 1998) • Liens entre déficit d’anisotropie dans la SB des régions frontales inférieures (Hoptman 2002) et la sévérité des symptômes négatifs (Wolkin 2003) • Faisceaux unciné (Kubicki 2002; Burns 2003) et arqué (Burns 2003)

16. Imagerie structurale (anatomique) cérébrale (4) Faisceau arqué ou Longitudinal supérieur Faisceau unciné

17. Anomalies de la connectivité (SB) par imagerie en TDI • Corps calleux ( Foong 2000 Agartz 2001) • Cortex préfrontal (Buchsbaum 1998) • Liens entre déficit d’anisotropie dans la SB des régions frontales inférieures (Hoptman 2002) et la sévérité des symptômes négatifs (Wolkin 2003) • Faisceaux unciné (Kubicki 2002; Burns 2003) et arqué (Burns 2003) Hypothèses de disconnexion fronto-temporale et fronto-pariétale dans la schizophrénie

18. Techniques d’imagerie cérébrale • Modifications de la biochimie cérébrale Recherche de traces possibles d'anomalies survenues au cours du développement cérébral ou d’arguments en faveur d’un processus de dégénérescence cérébrale. Spectroscopie par résonance magnétique Protons 1H Phosphore 31P

19. Spectroscopie par Résonance Magnétique (SRM) • Étude d’un volume cérébral d’intérêt présélectionné avec visualisation des concentrations de métabolites sous forme de spectre de résonance NAA Cho Cr+PCr mI

20. Spectroscopie par Résonance Magnétique Proton NAA Glu Gln GABA Cho Cr+PCr mI ppm

21. PCr PDE PME -ATP ATP Pi -ATP Spectroscopie par Résonance Magnétique Phosphore ppm

22. Techniques d’imagerie cérébrale • Cartographie de l'activité des différentes régions cérébrales au cours d’activités mentales (et celle de leur organisation en réseaux) normale et pathologique, • Étude des systèmes de neurotransmission dans le cerveau vivant, Étude du comportement de médicaments psychotropes (NLPs) dans les tissus cérébraux afin de mieux connaître leur point d'impact en situation thérapeutique réelle.

23. Imagerie fonctionnelle cérébrale (1) Tomographie par émission de Positron (TEP) • Technique qui mesure l’émission de positons provenant de marqueurs faiblement radioactifs • Limitée par la nécessité d’injecter un marqueur faiblement radioactif : oxygène 15, carbone 11 ou fluor 18

24. Imagerie fonctionnelle cérébrale (2) Tomographie par émission de Positron (TEP) • Études d’activation cérébrale : informations importantes sur des fonctions comme le langage, la mémoire, l’attention, les fonctions sensori-motrices, • Technique utilisée pour quantifier • le métabolisme énergétique des régions cérébrales • les débits sanguins, • le métabolisme de neurotransmetteurs ou de certains neurorécepteurs. • Résolution spatiale 3 à 4 mm.

25. Imagerie fonctionnelle cérébrale (3) Tomographie d’émission monophotonique (tomoscintigraphie, SPECT) • Technique qui mesure l’émission de photons provenant de marqueurs faiblement radioactifs • Utilisation de radioligands (comportant des isotopes comme le xénon 133, l’iode 123 ou le technetium 99) administrés par voie intraveineuse ou par inhalation. • Quantification moins exacte qu’en TEP, mais fournit des estimations de la perfusion cérébrale ou de la distribution de neurorécepteurs. • Résolution spatiale d’environ 9 millimètres.

26. Imagerie fonctionnelle cérébrale (4) Magnétoencéphalographie (MEG) • mesure les champs électromagnétiques générés par le cerveau Electroencéphalographie (EEG) quantifiée • mesure l’activité électrique du cerveau.

27. Imagerie fonctionnelle cérébrale (5) Deux techniques : • Résolution temporelle excellente de l’ordre de la milliseconde • Résolutions spatiales bien moins bonnes que les précédentes méthodes • complémentaires, permettent d’établir les premières « cartes spatio-temporelles » de fonctions simples.

28. Imagerie fonctionnelle cérébrale (6) Imagerie par Résonance Magnétique Fonctionnelle (IRMf) • utilisée pour établir des cartes fonctionnelles des changements en concentration en déoxyhémoglobine du sang veineux cérébral, qui sont corrélés à l’activité neuronale. • Absence de toute injection d’agents de contraste ou de ligands marqués : Études longitudinales • technique très sensible aux artéfacts de mouvements, nécessite une entière collaboration des sujets • Très intéressante pour l’étude des processus cognitifs

29. Introduction • Application des techniques d’imagerie cérébrale en psychiatrie • Aspect éthique et faisabilité de l’imagerie cérébrale chez le patient schizophrène • Apport de l’imagerie cérébrale dans les psychoses schizophréniques • Conclusion

30. Aspect éthique et faisabilité (1) • En dehors du dépistage d’une lésion cérébrale organique : Domaine de la recherche • Réalisées dans le cadre de protocoles dont les aspects éthiques ont été définis par la loi Huriet. • Avantage de l’IRM sur le scanner et sur les techniques de tomographie par émission : Absence d’agents de contraste ou de produits ionisants.

31. Aspect éthique et faisabilité (2) • Risques • d’artéfact de mouvement : Nécessité d’un bonne coopération du patient. • de biaiser les mesures du fonctionnement cérébral par une prémédication • d’un retentissement de l’anxiété sur les variables fonctionnelles mesurées • En général, bonne adhésion des sujets

32. Introduction • Application des techniques d’imagerie cérébrale en psychiatrie • Aspect éthique et faisabilité de l’imagerie cérébrale chez le patient schizophrène • Apport de l’imagerie cérébrale dans les psychoses schizophréniques • Conclusion

33. Imagerie cérébrale structurale dans la schizophrénie • Dépistage d’affections cérébrales organiques révélées par des symptômes psychotiques • Modifications structurales dans la physiopathologie des schizophrénies • Imagerie cérébrale biochimique • Imagerie cérébrale fonctionnelle dans la schizophrénie

34. Dépistage d’affections cérébrales organiques révélées par des symptômes psychotiques • Scanner et IRM utilisées quotidiennement • Intérêt de l’imagerie structurale dans le dépistage de pathologies organiques • Étude rétrospective de Wahlund et al. (1992) : Organicité chez 121 patients (17 %) sur 731 patients

35. Dépistage d’affections cérébrales organiques révélées par des symptômes psychotiques • Localisation des lésions : • le plus souvent fronto-temporales • pfs sous-corticales. • Recommandations de Weinberger (1984) : Réalisation d’un scanner en systématique chez les patients présentant un premier épisode psychotique.

36. Imagerie cérébrale structurale dans la schizophrénie • Dépistage d’affections cérébrales organiques révélées par des symptômes psychotiques • Modifications structurales dans la physiopathologie des schizophrénies • Imagerie cérébrale biochimique • Imagerie cérébrale fonctionnelle dans la schizophrénie

37. Quelles sont les modifications cérébrales ? • Élargissements ventriculaires • Ventricules latéraux (75% des études) • 3ème ventricule (67% des études) • dès le premier épisode psychotique et même avant (Weinberger, 1988). Rosenzweig et al., 2002

38. Modifications structurales dans la physiopathologie des schizophrénies Shenton et al., 2001

40. Modifications structurales dans la physiopathologie des schizophrénies • Réduction du volume cérébral total (19% des études) Normal Schizophrénie • Réductions régionales de volume

41. Région préfrontale Thalamus Corps Calleux Région temporale Quelles sont les régions cérébrales affectées ?

42. Circuits neuroanatomiques impliqués dans la schizophrénie Schizophrénie Régions hippocampiques et parahippocampiques Régions frontales • Symptômes négatifs • Troubles cognitifs • Symptômes positifs • Troubles cognitifs Thalamus Cervelet Dysmétrie cognitive (Andreasen)

43. Modifications structurales dans la physiopathologie des schizophrénies • Lobes temporaux : • Réduction de volume total des lobes temporaux (62% des études) • Réduction de volume du gyrus temporal supérieur (71% des études) • Diminution de vol de la région ant. Associée aux hallucinations • Diminution de vol de la région post. Associée aux troubles du cours de la pensée

44. Planum Temporale et schizophrénie • forme triangulaire située sur le gyrus temporal supérieur. • surface du PT plus grande à gauche chez les sujets droitiers. • asymétrie en faveur de la gauche chez des sujets droitiers: support anatomique de la dominance cérébrale (Geschwind,1968). • asymétrie réduite ou inversée dans la schizophrénie (Shapleske, 1999).

45. Planum Temporale et schizophrénie Kwon et al., 1999

46. Modifications structurales dans la physiopathologie des schizophrénies • Réduction de volume des structures temporales médiales (77% des études) : • hippocampiques • Amygdale • Gyrus parahipoccampique

47. Modifications structurales dans la physiopathologie des schizophrénies • Lobes frontaux • Atrophies (non régulièrement retrouvées) • Anomalies • Du cortex dorsolatéral préfrontal • Du cortex cingulaire antérieur (Paillère et coll., 2001 ; Wright et coll., 2000).

48. Modifications structurales dans la physiopathologie des schizophrénies

49. Modifications structurales dans la physiopathologie des schizophrénies • Thalamus • Réduction de volume (Andreasen, 1994)

50. Modifications structurales dans la physiopathologie des schizophrénies Revue des études IRM au niveau des thalamus