L’anatomie :

Il est  possible d’explorer la connectivité anatomique cérébrale par la reconstruction des faisceaux de fibre de la substance blanche (SB), en modélisant le signal issu de l’IRM de diffusion (se référer à la fiche technique correspondante pour plus de détails).

Par ailleurs, l’imagerie volumique en pondération T1 permet la localisation, des aires anatomiques corticales impliquées pour les tâches fonctionnelles, motrices, auditives, visuelles ou du langage, et notamment de localiser le cortex moteur primaire, siège de la motricité.

Le principe physique :

L’IRMf ou IRM fonctionnelle, permet quant à elle, d’explorer la connectivité corticale, ou l’exploration de la substance grise (SG) en réponse à différents stimuli somatotopiques. En effet, à chaque zone corticale, correspond une partie du corps, dont l’étendue est proportionnelle à la finesse de sa fonction, comme l’illustre, ci-à gauche l’homunculus de Penfield.

Lorsqu’une région corticale est sollicitée, pour assurer une fonction, elle dépense de l’energie, qui induit une augmentation du transport de dioxygène. C’est l’effet BOLD : l’augmentation du rapport oxyHb / desoxyHb induit une augmentation locale faible du signal, de l’ordre de 5%, par couplage neuro-vasculaire.

Le paradigme :

Lors de l’examen IRMf, le patient est allongé sur le lit de l’IRM et observe un stimulus externe, durant des phases de CONTRÔLE, généralement le repos, et des phases d’activation TEST, en réalisant une tâche motrice, visuelle, auditive, de langage etc.

La soustraction cognitive TEST – CONTRÔLE permet d’isoler l’activité cérébrale liée au seul processus d’intérêt comme l’illustre la figure ci-dessous :

Les activations peuvent ensuite être recalées sur l’imagerie anatomique volumique.

L’exemple ci-dessus utilise un paradigme par bloc repos (contrôle) – activation (test). L’avantage de ce type de paradigme est que l’utilisation et l’analyse sont simple, la modélisation est efficace et robuste.

Il existe également des paradigmes événementiels, avec pattern (semi) aléatoire, qui permettent de s’affranchir du phénomène d’accoutumée et préserve davantage l’hypothèse selon laquelle l’activité neuronale apparaît selon des intervalles courts et réguliers.

Enfin, certains paradigmes sont mixtes, selon des blocs séquentiels : des sentences auditives directes- inverse permettent ici d’identifier les aires temporales.

La tâche A, directe peut elle-même être réalisée sous forme événementielle, en présentant par exemple de façon aléatoire, des phrases congruentes, neutres ou incongruentes.

Exemple congruent : « le garçon lance la BALLE ». Exemple neutre : « le prochain item sera BALLE ». Exemple incongruent : « les pâtes sont mes sortes de BALLEs favorites ».

Le choix du paradigme est basé sur des hypothèses théoriques pour l’identification des processus d’intérêt directs et cachés, et sur des contraintes techniques, pour adapter la tâche aux cohortes de patients.

Cas cliniques :

[1] Patient souffrant d’une tumeur, localisée à proximité des aires du langage, localisées à droite. Le paradigme d’activation est un paradigme langage, par bloc.

Les techniques avancées fonctionnelles d’IRMf du langage et de tractographie avec ici, la reconstruction des faisceaux arqués et longitudinaux, permettent de mieux guider, le cas échéant, l’acte chirurgical.

Afin de valider, si l’aire corticale activée est nécessaire à la fonction, il est en effet nécessaire de coupler différentes méthodologies :

[2] Patient, souffrant d’une tumeur située à proximité des aires du langage. Couplage de différentes méthodologies pour le guidage de l’acte chirurgical.

Bibliographie :

[1] IRM fonctionnelle d’activation – En pratique. Dr. Charles Mellerio, avril 2015.

[2] Neuro-Radiologie Anatomique : http://www.uclimaging.be/ecampus/etu_med/bac3_02/b3_2012_neu_module6.pdf

[3] FMRI Task Design and Setup, ESMRMb 2014, Charles Mellerio.

[4] Clinical & Research Applications of fMRI – Charles Mellerio

Cas Cliniques : Dr. Charles Mellerio.