Connectivité fonctionnelle dynamique comme marqueur des changements pathologiques et cognitifs dans la maladie d'Alzheimer

Dynamic functional connectivity as a marker of pathological and cognitive changes in Alzheimer's disease

• Auteur / Autrice : Diego Lombardo
• Direction : Mira Didic-Hamel Cooke, Demian Battaglia
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie santé. Neurosciences
• Date : Soutenance le 02/03/2021
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole Doctorale Sciences de la Vie et de la Santé (Marseille)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut des neurosciences des systèmes (Marseille)
• Jury : Président / Présidente : Jean-Louis Mège
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Demian Battaglia, Joana Cabral
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Chantal Mathis, Sophie Achard

Mots clés

Mots clés contrôlés

Dysfonctionnement cognitif

Maladie d'Alzheimer

Cortex cérébral

Imagerie par résonance magnétique

Mots clés libres

Connectivité fonctionnelle dynamique

Meta-Connectivite

Biomarcateurs

Rs-FMRI

Maladie d'Alzheimer

Functional connectivity dynamics

Alzheimer's disease

Metaconnectivity

Rs-FMRI

Biomarker

Résumé

La maladie d'Alzheimer (MA) est la plus fréquente des maladies dégénératives du cortex cérébral entraînant un déclin de la mémoire et un dysfonctionnement des réseaux à grande échelle dès les premiers stades de la maladie. En utilisant la connectivité fonctionnelle statique issue de l'IRMf de repos, les dysfonctions de réseau lie au troubles cognitifs précoces de la MA ont été bien documentés. Notre objectif a été, en utilisant l'IRMf de repos, de comprendre les corrélats de la connectivité fonctionnelle dynamique (dFC - dynamic functional connectivity) base dans la "Meta-connectivite" ou edge-centric «hubs» de la dysfonction cognitive débutante dans la MA, et la privation de sommeil comme model cognitif et biologique de la Ma. Ceci à travers de deux études A) de les changements neuronal et cognitifs réversibles chez sujets prive de sommeil ; B) un deuxième étude qui explore le lien entre les marqueurs moléculaires de la MA, et des facteurs au niveau de la dynamique du réseau ou dFC avec les mécanismes de déclin cognitif précoce chez les patients atteints de troubles cognitifs légers amnésiques (aMCI). Nous avons constaté que les bords co-fluctuants du rs-fMRI expriment «hubness », ces «méta-hubs» sont organisés en hiérarchies fonctionnelles dynamiques appelées modules dFC. Ces sous-réseaux sont des centres de coordination cérébrale dynamique capables de capturer le dysfonctionnement cognitif spécifiques dans la privation de sommeil et avec la combinaison de marqueteur moléculaires des changements de mémoire précoces de la MA. Ces résultats peut-être utiles au développement de futur de biomarqueurs multimodaux de changements cognitifs dans la MA préclinique.

Alzheimer's disease (AD) is the most common degenerative disease of the cerebral cortex resulting in memory decline and large-scale network dysfunction in the early stages of the disease. Using static functional connectivity from resting fMRI, network dysfunctions linked to early cognitive impairment in AD have been well documented. Our objective was, using resting fMRI, to understand the correlates of dynamic functional connectivity (dFC) based in the "Meta-connectivite" or edge-centric "hubs" of early cognitive dysfunction in AD and sleep deprivation as a cognitive and biological model of AD, through two studies of A) reversible neuronal and cognitive changes in sleep-deprived subjects; B) a second study that explores the links between molecular markers of AD, and factors at the macroscopic level or at the level of network dynamics or dFC with the mechanisms of early cognitive decline in patients with mild cognitive impairment amnesia ( aMCI), some of which present biological diagnosis of prodromal AD. We observed that the co-fluctuating edges express “hubness”, these “meta-hubs” are organized in dynamic functional hierarchies called dFC modules. These subnetworks are dynamic brain coordinators and centers capable of captures domain-specific cognitive dysfunction in sleep deprivation, and along with AD-related molecular markers slight memory changes in the prodromal AD. These results can be useful for the future development of multimodal biomarkers of early disease in preclinical AD.