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Imagerie des Troubles du Spectre
Autistique
actualités et théories avancées
M-A Lauvin-Gaillard,
J Martineau, F Andersson, C Destrieux,
F Bonnet-Brilhault, N Hernandez,
J-P Cottier
Service de Neuroradiologie du CHRU de Tours
Unité Inserm U930
rappels
L’autisme est un trouble envahissant du
développement (anomalies précoces, durables et
extensives dans plusieurs domaines du développement)…
…qui n’est pas rare:
la
prévalence est estimée entre 1 et 3 personnes sur 1000
(Fombonne et al, J Autism Dev Disord, 2003)
Notion de Troubles du Spectre
Autistique
z
Profils cliniques polymorphes
associant à des degrés variables des
anomalies…
–
De la communication verbale
et non verbale
–
–
Des interactions sociales
réciproques
Et des comportements
restreints et stéréotypés
(d’ après DSM IV et CIM 10)
Objectifs pédagogiques
Ce poster se propose de répondre aux questions suivantes :
z
Peut-on observer des anomalies sur les séquences
conventionnelles en IRM chez les sujets autistes?
z
Quelles sont les régions impliquées en IRM fonctionnelle?
z
Quelles sont les aires cérébrales mise en jeu dans la théorie
actuelle des neurones miroirs?
z
Quelles sont les séquences pouvant présenter un intérêt dans
l’exploration des troubles du spectre autistique?
Imagerie des Troubles du Spectre Autistique
z
1- Autisme et séquences IRM conventionnelles
z
2- Régions cibles présentant des anomalies morphologiques,
spectroscopiques et fonctionnelles.
3- Neurones miroir et « social brain »
4- Enjeux de la recherche en neuro-imagerie
z
z
1- Autisme et séquences IRM conventionnelles
z
On peut observer des anomalies non spécifiques dans la substance blanche :
–
hypersignaux T2 temporo-polaires sous-corticaux (a) après l’ âge de 4 ans (défaut de
maturation ? aspect normalement observé jusqu’à l’ âge de 4 ans lors du processus de myélinisation)
–
–
a
hypersignaux périventriculaires (b)
espaces de Virchow Robin dilatés (c)
b
D’après Boddaert N et al, PlOsOne 2009
c
Imagerie des Troubles du Spectre Autistique
z
1- Autisme et séquences IRM conventionnelles
z
2- Régions cibles présentant des anomalies
morphologiques, spectroscopiques et fonctionnelles
z
3- Neurones miroir et « social brain »
4- Enjeux de la recherche en neuro-imagerie
z
2- Régions cibles
z
Certaines régions cibles cumulent des anomalies
morphologiques, spectroscopiques et
fonctionnelles:
– Les amygdales et le circuit amygdalo-hippocampique
– Le lobe temporal (sillon temporal supérieur et gyrus fusiforme)
– Le cervelet
–
Les noyaux gris centraux, les régions frontales
précentrales aux propriétés miroir…
2- Régions cibles
a) Les amygdales
z
Structures profondes du
système limbique
appartenant au circuit
amygdalo-hippocampothalamique de Papez
(symbolisé par la double flèche rouge)
z
Interface entre traitement
des émotions (peur, colère, plaisir
sexuel, dégoût…) et les systèmes
d’élaboration de la mémoire.
2- Régions cibles
a) Les amygdales
z
Chez les sujets autistes, on peut mettre en
évidence dans les amygdales:
–
–
des anomalies spectroscopiques
un hypodébit en SPECT
2- Régions cibles
a-1) Les amygdales: Spectroscopie
Diminution rapport NAA/Cr
(altération de l’intégrité neuronale)
corrélée avec sévérité
des anomalies du comportement social
D’après Endo T; Biol. Psychiatry, 2007
(Autism: sujets autistes; PDD-NOS: troubles envhissants du developpement non spécifiques; ASP: sujets Asperger)
2- Régions cibles
a-2) Les amygdales: SPECT
Étude SPECT (Single Photon Emission
Tomography au Technétium-99m)
:
z
Hypodébit de la région
amygdalohippocampique droite
z
Et corrélation positive entre
diminution du rCBF (regional
Cerebral Blood Flow) et sévérité des
symptômes autistiques
(résistance changement)
D’après Ohnishi et al, Brain, 2000
Sujets autistes
contrôle
2- Régions cibles
b) Le lobe temporal
z
Région du Sillon
Temporal Supérieur
(STS) et de l’aire 22 de Brodman:
aires du traitement cognitif
des sons et de la voix .
z
IRM fonctionnelle: chez les
autistes, pas d’activation des
STS à l’écoute de la voix
humaine comparativement au
groupe contrôle.
(d’ après Gervais, Nat. Neurosci 2004)
STS
2- Régions cibles
b) Le lobe temporal: région du STS
* D’après Boddaert et al, Neuroimage 2004
En vert: zones où l’épaisseur corticale est diminuée.
Étude VBM (Voxel Based Morphometry)
menée chez 21 sujets autistes et 12 sujets contrôles
* D’après Zilbovicius et al, Am J Psychiatry. 2000
En vert: zones de diminution du flux sanguin
régional en Tomographie par émission de positon.
21 enfants autistes/10 sujets contrôles
2- Régions cibles
b) Le lobe temporal: gyrus fusiforme
z
Un des critères diagnostics d’autisme est
le manque d’intérêt pour les visages…
z
Le gyrus fusiforme
(partie ventrale du lobe temporal),
est normalement activé
spécifiquement lors de
l’observation des visages.
Gyrus fusiforme
2- Régions cibles
b) Le lobe temporal: gyrus fusiforme
D’après Schultz et al, Arch Gen Psychiatry, 2000
z
Groupe contrôle
–
–
z
Visages
Activation du gyrus fusiforme lors
de l’observation de visages
Activation du gyrus temporal inférieur
lors de l’observation d’objets
Sujets autistes
Perception des visages en dehors du
gyrus fusiforme
Schéma d’activation comparable à celui des objets
Objets
2- Régions cibles
b) Le lobe temporal: gyrus fusiforme
En IRM fonctionnelle:
–
Visages vs objets
Controls
Sub. With Autism
0,35
0,3
0,25
Size of effect
z
0,2
0,15
0,1
0,05
0
-0,05
-0,1
-0,15
–
Par rapport au groupe contrôle, les sujets
autistes ont un défaut d’activation du
gyrus fusiforme lors de la perception
des visages
D’après Andersson et al , Human Brain Mapping, 2009
gyrus fusiforme droit
2- Régions cibles
b) Le lobe temporal: gyrus fusiforme
z
IRM fonctionnelle:
gyrus fusiforme droit
visages neutres vs visages expressifs
–
Chez les sujets autistes,
moindre activation du
gyrus fusiforme pour les
D’après Andersson et al ,
Human Brain Mapping, 2009
0
-0,2
-0,4
Size of effect
visages expressifs
Controls
-0,6
-0,8
-1
-1,2
-1,4
-1,6
-1,8
Sub. With
Autism
2- Régions cibles
c) Le cervelet
Les fonctions de coordination motrice du cervelet sont bien connues, mais on décrit à présent
un syndrome « cognitivo-affectif » cérebelleux lors de lésions cérébelleuses, notamment vermiennes.
Hypoplasie des lobules VI et VII
en VBM (Voxel Based Morphometry),
z
Webb et al, Psychiatry Res 2009
Spectroscopie:
diminution du NAA dans l’ensemble du cervelet ,
z
Lobules VI et VII
Chugani et al, Prog Neuropsychopharmacol Biol Psychiatry 1999
z
IRM fonctionnelle: schémas d’activation différents des
groupes contrôles pour des taches motrices simples,
Allen et al, Biol Psychiatry 2004
Imagerie des Troubles du Spectre Autistique
z
1- Autisme et séquences IRM conventionnelles
2- Régions cibles présentant des anomalies morphologiques,
spectroscopiques et fonctionnelles
z
3- Neurones miroir et « social brain »
z
z
4- Enjeux de la recherche en neuro-imagerie
3-a) système des neurones miroirs
z
Système décrit initialement chez le
singe par Rizolatti en 2005
z
Le même groupe de neurones
« miroirs » décharge aussi
bien lorsqu’il voit
l’expérimentateur faire ces
actions que lorsqu’il effectue
ces actions.
z
Siège de représentations internes
des actions…
… base de l’empathie et de
l’intersubjectivité?
D’après Rizzolatti et al, Nat. Clin Pract Neurol 2005
3-a) système des neurones miroirs
z
Des neurones aux propriétés «miroirs» ont
été décrits chez l’homme:
Dans l’opercule frontal (pars opercularis)
du cortex prémoteur (aires 44 et 45 de Brodman)
– Dans le lobule pariétal inférieur
–
(aire 40 de Brodman)
z
Avec une organisation somatotopique, par
répertoire d’actions
D’après Rizolatti et al, Nat Clin Pract Neurol 2009
3-a) système des neurones miroirs
z
IRM fonctionnelle: les sujets autistes activent bien les aires visuelles
lorsqu’ils observent et les aires motrices lorsqu’ils imitent…mais
contrairement au groupe contrôle, ils n’activent pas les neurones
« miroirs » dans le cortex prémoteur.
Cochin et al, Société Française de Psychologie, 2003.
3-b) « Social
z
Brain » et amygdale
Associations fonctionnelles
entre…
Amygdales
(« entrée » du cerveau social?)
–
–
Aires temporales de décodage
des expressions visuelles et de la voix
(STS, FFA)
–
Cortex frontal inférieur
(dont l’ opercule frontal «miroir»)
–
Et régions associant précunéus et
cingulum postérieur
z
Brain et amygdale
IRM fonctionnelle:
–
Visages vs objets
–
Chez les sujets autistes,
défaut d’activation du
gyrus fusiforme pour les
visages…mais aussi de
Amygdale gauche
l’amygdale gauche
Controls
0,1
0
Size of effect
3-b) Social
-0,1
-0,2
-0,3
-0,4
D’après Andersson et al , Human Brain Mapping, 2009
-0,5
Sub. With
Autism
3-b) Social
z
Brain et amygdale
En revanche, chez les sujets
autistes, on observe une
Amygdale gauche
activation de
l’amygdale plus
importante pour les
avatars (visages virtuels)
que pour les visages…
vs
Controls
0,1
0
Size of effect
z
-0,1
-0,2
-0,3
-0,4
-0,5
-0,6
Sub. With
Autism
4- De la neuroimagerie à la prise en charge
des sujets autistes…
z
Le fait que l’amygdale soit plus activée chez les
sujets autistes lors de la perception d’avatars plutôt
que pour des visages suggère que les avatars
pourraient constituer un stimulus adapté pour
capturer leur attention?
z
…et peut être stimuler également les structures «d’aval »
du cerveau social ?
Les études scintigraphiques, fonctionnelles et spectroscopiques font
concorder un faisceau d’argument vers des atteintes simultanées de
plusieurs régions cibles chez les sujets autistes …
IRM en Tenseur de diffusion :
nombreux foyers de
réduction de l’anisotropie
fractionnée (FA)
Représentation 3D des foyers d’ anomalie de la SB en tenseur
de diffusion (en gris) chez des sujets autistes
(corps calleux représenté en blanc et amygdales en gris clair)
D’après Barnea-Goraly et al, Biol Psychiatry 2004
4- Enjeux de la recherche en neuroimagerie chez les sujets autistes:
z
Diriger une prise en charge la plus précoce
possible (plasticité cérébrale) vers des
stimulations adaptées
z
Tenter de comprendre les réseaux
neuronaux qui sous-tendent la relation à
l’autre
En résumé
z
z
z
On peut voir des anomalies non
spécifiques de la substance blanche
chez les sujets autistes
Le système des neurones miroirs
fonctionne différemment chez les sujets
autistes.
Des anomalies fonctionnelles,
scintigraphiques et spectroscopiques sont
retrouvées dans les amygdales et dans
les structures « d’aval » du cerveau
social
Références bibliographiques
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of the Organisation for the Human Brain Mapping, june 2009
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Références bibliographiques
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a PET study. Positron Emission Tomography. Am J Psychiatry 2000; 157: 1988-1993