Biomarqueurs précoces de neurodégénérescence dans la maladie de Parkinson : analyse en IRM cérébrale à très haut champ (7 Tesla)

Early biomarkers of neurodegeneration in Parkinson's disease : an ultra high field (7T) brain MRI analysis

• Auteur / Autrice : Stephan Grimaldi
• Direction : Maxime Guye, Alexandre Eusebio
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie santé. Neurosciences
• Date : Soutenance le 26/09/2022
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole Doctorale Sciences de la Vie et de la Santé (Marseille)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre de résonance magnétique biologique et médicale (Marseille)
• Jury : Président / Présidente : Stéphane Lehéricy
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Christine Tranchant
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Caroline Moreau

Mots clés

Mots clés contrôlés

Marqueurs biologiques

Imagerie par résonance magnétique à très haut champ

Microstructure (physique)

Fer

Sodium

Maladies neurodégénératives

Maladie de Parkinson

Mots clés libres

Maladie de Parkinson

Neurodégénérescence

Sodium

Fer

Microstructure

Biomarqueur

Imagerie par résonance magnétique à ultra-Haut champ

Parkinson’s disease

Neurodegeneration

Sodium

Iron

Microstructure

Biomarker

Ultra-High field magnetic resonance imaging

Résumé

La Maladie de Parkinson (MP) est une maladie neurodégénérative. A l’heure où de nombreux traitements innovants sont en cours de développement, il devient urgent d'identifier des biomarqueurs précoces de neurodégénérescence pour détecter et traiter précocement. L’IRM cérébrale à très haut champ (7 Tesla) permet de réaliser une évaluation quantitative des anomalies structurelles et fonctionnelles présentes au niveau du cerveau. Après avoir réalisé une revue systématique de la littérature sur les anomalies IRM connues au stade prodromique de la MP, nous avons investigué des marqueurs pouvant rendre compte de la neurodégénérescence sur la base des mécanismes physiopathologiques connus de la MP.Nous avons ainsi évalué en IRM 7T un groupe de patients au stade moteur précoce de la MP (symptômes moteurs < 36 mois) comparativement à un groupe contrôle.Grâce à l’IRM sodium (23Na), nous avons exploré le dysfonctionnement énergétique mitochondrial et nous avons montré qu’il existait une accumulation anormale de sodium au sein de la substance noire (SN) chez les patients avec MP, en l’absence d’atrophie. Puis, en IRM du proton, nous n'avons pas trouvé de différence entre les groupes concernant l’accumulation détectable de fer dans la SN. Pour les paramètres d’altération microstructurelle comme la fraction d’anisotropie et la relaxométrie T1, une altération est notée chez les patients avec MP au sein du putamen et de la SN respectivement.Ainsi, cette thèse révèle pour la première fois l’intérêt de la quantification de sodium intracérébral comme marqueur précoce de neurodégénérescence dans la MP et sa possible dissociation avec l’accumulation de fer au stade précoce de la maladie.

Parkinson's disease (PD) is a neurodegenerative disease. At a time when many innovative treatments are being developed, it urges to identify early biomarkers of neurodegeneration to detect the disease and treat it as early as possible. Ultra-high field 7 Tesla MRI offers the possibility to perform a quantitative analysis of structural and functional abnormalities occurring in the brain.After reviewing the literature to summarize known MRI abnormalities at the prodromal stage of PD, we investigated several markers that could reflect neurodegeneration based on the known pathophysiological mechanisms of PD.We thus evaluated in 7T MRI a group of patients in the early motor stage of PD (motor symptoms < 36 months) compared to a control group.Thanks to sodium MRI (23Na), we’ve explored mitochondrial energetic dysfunction and we’ve shown that there is an abnormal accumulation of sodium within the substantia nigra (SN) in patients with PD in the absence of atrophy.Then, with proton MRI (1H), no difference was found between the groups regarding detectable iron accumulation in the SN. For microstructural alteration parameters such as fractional anisotropy and T1 relaxometry, an alteration is observed in patients with PD in the putamen and SN respectively. In conclusion, this thesis brings to light for the first time the interest of intracerebral sodium quantification as an early marker of neurodegeneration in PD and its possible decoupling from iron accumulation at the early stage of the disease