Pourquoi des IRM toujours plus longs

brochure destinée au patient atteint de sclérose en plaques ou à son entourage
Pr. Jean-Philippe Ranjeva
Centre de Résonance Magnétique Biologique et Médicale
UMR CNRS 6612, Marseille
2010
Pourquoi des IRM
toujours plus longs ?
Pourquoi des IRM
toujours plus longs ?
L’Imagerie par Resonnance Magnétique (IRM) joue depuis plusieurs années un
rôle de plus en plus important dans la prise en charge des malades souffrant
de sclérose en plaques (SEP), aussi bien pour réaliser un diagnostic précoce, le
suivi de l’évolution de la maladie ou l’évaluation de l’impact de nouveaux médicaments.
IRM toujours plus longs
L’IRM conventionnelle permet aujourd’hui d’évaluer
1) l’ampleur de la démyélinisation de la substance blanche (SB) par l’évaluation de la charge ou
du volume lésionnel,
2) le caractère récent ou ancien des lésions observé par la prise de contraste ou non des lésions
après injection de Gadolinium (Gd),
3) la perte tissulaire au sein de ces lésions par la visualisation des hypo-intensités en T1,
4) l’ampleur des processus de réparation tissulaire (remyélinisation, résorption d’œdème) par la
persistance ou l’atténuation de ces hypo-intensités au cours d’examens de contrôle.
Pourtant, les corrélations entre les données issues de l’IRM conventionnelle et les déficits cliniques des patients
restent faibles, démontrant que ces paramètres
ne reflètent qu’une faible
partie des différents processus physiopathologiques
rencontrés aux différents
stades de la maladie. Les
données histologiques récentes ont démontré que la
SEP était une maladie complexe impliquant de nombreux phénomènes physiopathologiques. L’ensemble
de ces processus induit au
sein de la substance blanche
(SB) et de la substance grise
(SG) des phénomènes de
démyélinisation focale et
diffuse, de dégénérescence
axonale, de déstructuration
tissulaire et d’atrophie cérébrale, phénomènes qui semblent être à la source des
déficits cliniques progressifs
observés chez les patients. Cependant, l’occurrence de ces différents phénomènes apparaît très hétérogène
au niveau individuel. La complexité et la variabilité de ces différents processus physiopathologiques nécessitent la mise en place de nouvelles méthodes d’imagerie permettant d’avoir accès à une caractérisation à la
fois morphologique, structurale, métabolique, hémodynamique et fonctionnelle du SNC.
Un des grands défis actuels de l’imagerie (notamment l’IRM) est donc de valider à l’échelle individuelle des
techniques permettant d’observer et de quantifier les différentes atteintes tissulaires focales ou diffuses non
visibles par les méthodes conventionnelles, pour ensuite mieux comprendre, prédire et contrôler l’évolution
de la maladie.
Ces avancées sont dépendantes de nouvelles approches
d’imagerie ainsi que des progrès technologiques comme
l’utilisation en clinique d’IRM possédant des champs magnétiques
élevés (> 3T jusqu’à 7T) qui permettent d’obtenir des images plus
résolutives et/ou plus rapides.
Cependant, l’accès à ces nombreux paramètres permettant de
caractériser ces processus physi-
Détection par IRM des atteintes microscopiques
du système nerveux central
Au sein du SNC, la diffusion des molécules d’eau responsable du signal IRM est entravée par le tissu et ne
se fait pas uniformément dans toutes les directions de l’espace. L’IRM de diffusion permet de déterminer
le degré de restriction de ces mouvements microscopiques, et leur degré d’orientation (ou d’anisotropie)
et les directions principales de diffusion en multipliant les directions de sensibilisation du signal IRM à
la diffusion. On peut ainsi visualiser préférentiellement les structures qui, comme les fibres nerveuses
et les faisceaux de substance blanche, sont caractérisées par une orientation commune. A partir de ces
paramètres quantitatifs issus des acquisitions IRM pondérées en diffusion, l’application d’algorithmes
mathématiques évaluant la cohérence directionnelle de la diffusion des molécules d’eau appartenant à
des voxels (mesure utilisée pour la représentation d’espaces 3D) voisins permet de visualiser artificiellement le trajet des fibres de substance blanche. C’est le principe de tractographie.
Les processus physiopathologiques accompagnant la SEP altèrent l’intégrité tissulaire et entraînent une
augmentation de la diffusion moyenne des molécules d’eau qui se retrouvent dans un environnement
moins restreint. C’est le cas des lésions de démyélinisation qui sont caractérisées par une augmentation
du coefficient de diffusion, une diffusivité élevée et, une baisse de l’anisotropie. Ces anomalies de diffusion sont observées également dans la substance blanche d’apparence normale et dans la substance
grise. Des études longitudinales réalisées au cours d’une année ont permis de visualiser une déstructuration tissulaire progressive dans les formes progressives primaires et, à un moindre degré, dans les formes
rémittentes de SEP. Cependant, si ces variations de diffusion sont sensibles, elles sont peu spécifiques,
reflétant aussi bien la perméabilité des membranes que l’intégrité structurelle du tissu, l’inflammation, la
gliose (prolifération des cellules gliales) ou la perte axonale.
Une autre méthode permettant d’évaluer le degré de déstructuration du tissu est basée sur le principe
de transfert d’aimantation (TTA). Une baisse de ce paramètre reflète la baisse de l’échange (physique
et chimique) entre les protons liés aux macromolécules et les protons de l’eau libre, index indirect de
la structure du tissu cérébral. Appliquée à la SEP, une baisse locale de TTA peut être détectée plusieurs
mois avant l’apparition d’une nouvelle lésion. La variation du taux de transfert d’aimantation durant le
premier mois suivant la prise de contraste serait de plus un bon indicateur de l’efficacité des processus
de réparation tissulaire. Chez des patients souffrant de SEP cliniquement certaine, il est possible aussi de
mettre en évidence une baisse du TTA global sur l’ensemble du tissu cérébral d’apparence normale et en
particulier dans la substance blanche d’apparence normale. Ces anomalies sont plus importantes chez
les patients au stade progressif. L’amplitude de la baisse de TTA a une valeur prédictive de la sévérité
de l’évolution ultérieure de la maladie. Des anomalies de TTA peuvent également être détectées dès le
stade du premier épisode neurologique démyélinisant, aussi bien au niveau de la substance blanche
d’apparence normale, qu’au niveau de la substance grise. Au stade précoce, les baisses de TTA les plus
importantes concernent les longs faisceaux d’association de fibres blanches, les noyaux gris centraux et
certaines aires associatives.
Parallèlement à ces
méthodes
quantitatives, l’utilisation de
nouvelles séquences
permet d’optimiser le
signal du cortex (cerveau) par rapport à
celui de la substance
blanche et ainsi de
visualiser
certaines
lésions
corticales
de
démyélinisation,
IRM toujours plus longs
opathologiques jusqu’à maintenant invisibles par les méthodes classiques d’IRM nécessite le recueil de
multiples séquences qui augmente la durée d’examen par rapport à une IRM classique (environ 45min).
IRM toujours plus longs
notamment aux stades plus avancés de la maladie.
Enfin, une quantification semi ou totalement automatique de séquences morphologiques comme des
acquisitions volumiques pondérées en T1 peuvent permettre de quantifier l’évolution de l’atrophie cérébrale, notamment lors de la phase progressive de la maladie.
Altérations métaboliques dans la SEP
La spectroscopie par résonance magnétique (SRM) protonique permet d’étudier le métabolisme cérébral
de manière non invasive. Par exemple, chez les malades souffrant de SEP, le taux de N-acétyl-aspartate
(NAA), reflet de la fonction et de la densité neuronale, est abaissé dans les lésions chroniques hypointenses en T1. Cette baisse de NAA traduit le dysfonctionnement et la perte axonale. Ainsi, le profil
métabolique reflète les différents stades de la maladie : aux stades les plus précoces, on observe un
processus inflammatoire démyélinisant au sein de la substance blanche qui est associé à un dysfonctionnement neuronal dans la substance grise réversible dans un premier temps ; aux stades plus avancés,
le profil métabolique traduit une atteinte axonale irréversible, une activité gliale et des phénomènes de
gliose au sein des substances blanche et grise.
Exploration fonctionnelle des patients atteints de SEP
L’IRM fonctionnelle permet de déterminer les aires cérébrales impliquées dans la réalisation d’une tâche
simple, comme un mouvement de la main, ou complexe, comme la réalisation d’un test neuropsychologique. L’IRM fonctionnelle a ainsi permis de mettre en évidence la présence d’une réorganisation
fonctionnelle cérébrale dès les stades les plus précoces de la maladie.
Ces processus compensatoires sont
observables dans les systèmes primaires (moteur) mais également dans
les systèmes cognitifs de haut niveau.
L’augmentation du recrutement cérébral semble corrélée à l’ampleur de
l’atteinte tissulaire au début de la
maladie. Aux stades plus avancés de
la maladie, lorsque l’atteinte tissulaire
devient importante, l’activation cérébrale diminue, témoignant des limites
de la réorganisation cérébrale et de la
diminution de la réserve cognitive.
Bilan et perspectives
Par les multiples paramètres complémentaires accessibles de manière non invasive, l’IRM permet
aujourd’hui de mieux détecter et caractériser les différents processus physiopathologiques impliqués
dans la SEP. Ces données commencent à être validées à l’échelle individuelle et pourront dans quelques
années être utilisées en routine clinique pour le suivi des patients. Parallèlement, les progrès technologiques permettent d’obtenir des images de meilleure résolution (quelques centaines de micromètres grâce à des imageurs à très haut champ >3T). La mise au point de nouveaux contrastes laissent à
penser que l’IRM jouera un rôle encore plus important dans la compréhension, le suivi de la sclérose en
plaques et surtout dans la définition des profils de susceptibilité de réponse de chacun des individus à
des traitements particuliers.
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