Combinaison d'IRM multiparamétrique et d'électrophysiologie pour le développement de nouveaux biomarqueurs dans les maladies de la moelle épinière (SPINE2)

La moelle épinière est un site commun de développement de plusieurs troubles neurologiques neurodégénératifs (amyotrophie spinale ou SMA, sclérose latérale amyotrophique ou SLA, amyotrophie spinale bulbaire liée à l'X ou SBMA). Dans des proportions différentes, ces maladies impliquent la perte axonale des gros funicules de la substance blanche spinale, leur démyélinisation et la perte des motoneurones de la corne ventrale ou motoneurones de la substance grise spinale. L'absence de biomarqueurs spécifiques de ces lésions rachidiennes macro et microscopiques, rend difficile le diagnostic différentiel et le suivi de ces maladies.

Les techniques d'exploration non invasive du système nerveux central humain, telles que l'imagerie par résonance magnétique (IRM) et l'électrophysiologie, sont des outils potentiels pour extraire des biomarqueurs spécifiques des lésions vertébrales. Cependant, les techniques d'imagerie sont encore peu développées au niveau rachidien pour des raisons techniques (antennes spécifiques), anatomiques (taille de la moelle épinière, vertèbres) et physiologiques (mouvements cardio-respiratoires). Cependant, les avancées récentes dans le domaine de l'imagerie de la moelle épinière ont permis d'extraire des données quantitatives sur la perte neuronale, la dégénérescence axonale et la démyélinisation dans différentes pathologies rachidiennes qu'elles soient dégénératives (SLA ou SMA) ou traumatiques (SCI). Des corrélations ont été trouvées avec les données cliniques, et chez les patients SLA, les changements dans les paramètres IRM au fil du temps ont été parallèles à la détérioration fonctionnelle. Les techniques électrophysiologiques sont utilisées depuis longtemps, conduisant à une bonne connaissance de la neurophysiologie de la moelle épinière humaine. De plus, l'électrophysiologie fournit indirectement des données à l'échelle microscopique, renseignant sur l'excitabilité des réseaux de neurones spinaux et donnant une estimation de la quantité de neurones fonctionnels.

En combinant ces techniques pour l'investigation de la moelle épinière humaine in vivo, l'objectif est d'extraire de nouveaux biomarqueurs en utilisant comme modèles d'étude, les maladies de la moelle épinière affectant différentiellement la matière blanche et la matière grise (SMA, SBMA et ALS).

Dans un premier temps, de nouvelles méthodes d'IRM de diffusion et de modélisation seront réalisées chez des sujets sains pour évaluer la densité axonale et le diamètre des fibres de la substance blanche. L'imagerie anatomique T2 va mesurer les paramètres géométriques de la moelle épinière tels que sa surface et/ou son volume à un niveau vertébral donné. Grâce à l'imagerie, nous construirons via des méthodes de segmentation et de traitement d'images, un atlas de la moelle épinière qui permettra de localiser spatialement l'atrophie spinale chez les patients. A l'issue de cette phase de validation, une étude de patients sera menée à l'aide de ces nouvelles techniques d'IRM, en plus de celles déjà développées au laboratoire. L'apport de l'électrophysiologie sera d'évaluer plus précisément les dommages microscopiques. Les données quantitatives issues de l'imagerie et de l'électrophysiologie seront corrélées aux données cliniques afin d'extraire les biomarqueurs les plus pertinents.

Ce projet a donc un intérêt méthodologique en proposant le développement de nouvelles méthodes d'évaluation de la moelle épinière humaine, tant au niveau macro que microscopique. Ces méthodes s'appuient sur le développement des techniques développées au niveau rachidien et déjà applicables aux pathologies humaines. La combinaison originale de l'imagerie et de l'électrophysiologie permettra également d'approfondir l'analyse de la moelle épinière humaine, tant sur le plan anatomique que fonctionnel. Ce projet a une valeur clinique importante pour l'extraction de biomarqueurs dans des maladies où il existe un besoin non satisfait de diagnostic, de surveillance, de pronostic et d'évaluation de nouvelles thérapies.