Autorégulation cérébrale, perfusion cérébrale et résultats neurocognitifs après un traumatisme crânien (CAPCOG-TBI)

Les traumatismes crâniens non mortels (TCC) sont l'une des principales causes d'invalidité chez les adultes, avec un coût économique estimé à environ 40,6 milliards de dollars pour la population américaine. La qualité de vie des survivants d'un traumatisme crânien dépend fortement de l'étendue de la récupération cognitive après une blessure. Il convient de noter qu’environ 65 % des survivants d’un traumatisme crânien modéré à grave (TCCm) continuent de ressentir des symptômes cognitifs, notamment des troubles de la mémoire, une vitesse de traitement lente et une faible capacité d’attention des années après la blessure, avec une grande variabilité individuelle. Des études épidémiologiques suggèrent également que le TBI est un facteur de risque de la maladie d'Alzheimer (MA) et des démences liées à la MA (ADRD). Une meilleure compréhension des mécanismes physiopathologiques par lesquels le TBI contribue au déclin cognitif progressif/à la démence est une priorité de recherche importante pour les NIH.

Bien que le TBI et l'ADRD aient des étiologies différentes, de plus en plus de preuves indiquent qu'un dysfonctionnement cérébrovasculaire survient à la fois dans le TBI et l'ADRD. Une altération de l'autorégulation cérébrale (AC) et une hypoperfusion cérébrale sont bien documentées après un traumatisme crânien aigu qui sont associées à des résultats fonctionnels défavorables à 6 mois. Nos études récentes et d'autres utilisant des approches hémodynamiques et d'imagerie multimodales ont montré qu'une altération de l'AC et une hypoperfusion cérébrale surviennent également dans les TCC chroniques des années après une blessure et sont associées à de mauvaises performances cognitives. Le sommet ADRD 2019 a appelé à des études plus approfondies pour comprendre les contributions vasculaires à la déficience cognitive/démence progressive après un traumatisme crânien et à développer des approches diagnostiques non invasives. Les questions importantes suivantes restent à aborder : 1) Quel est l'impact du dysfonctionnement cérébrovasculaire après un traumatisme crânien aigu sur les résultats cognitifs à court et à long terme ? 2) Quelle est la relation temporelle entre la récupération de la fonction cérébrovasculaire et les résultats cognitifs après un traumatisme crânien ? et 3) Existe-t-il une relation entre les modifications de la fonction cérébrovasculaire et la neurodégénérescence post-TCC, évaluée par les modifications du volume cérébral et de l'intégrité axonale ?

L'objectif primordial de cette proposition est de déterminer si un dysfonctionnement cérébrovasculaire aigu, subaigu et chronique mesuré par l'AC et la perfusion cérébrale après msTBI sont associés à des résultats cognitifs et à une neurodégénérescence après 12 mois. Nous émettons l'hypothèse que le degré de dysfonctionnement cérébrovasculaire évalué au cours de la phase aiguë (<1 semaine après la blessure) et sa mauvaise récupération au cours de la première année sont associés à de mauvais résultats cognitifs, à une perte de volume cérébral et à des lésions axonales 12 mois après la blessure. Nous proposons une étude longitudinale auprès de 100 adultes ayant subi un seul msTBI19 et 30 témoins présentant uniquement un traumatisme orthopédique. Le principal résultat cognitif est le score composite fluide NIH Toolbox Cognitive Battery (NIH_TB) à 12 mois après la blessure. Les résultats cliniques secondaires incluent le Glasgow Outcome Score-Extended (GOSE) et la qualité de vie en cas de traumatisme crânien (TBI-QOL). La perte de volume cérébral et l'intégrité axonale seront évaluées par IRM. Notre équipe possède une expertise et une expérience de recherche complémentaires dans les soins cliniques du TCC, les résultats cognitifs après un TCC, le vieillissement/démence, la physiologie cérébrovasculaire et la neuroimagerie pour mener à bien ce projet.

Objectif 1 : Déterminer les associations de dysfonctionnement cérébrovasculaire évalué pendant la phase aiguë du msTBI (< 1 semaine après la blessure) avec les résultats cognitifs à 1 an. Nous mesurerons l'AC dynamique et la perfusion cérébrale à l'aide d'approches multimodales non invasives, notamment l'échographie duplex 2D pour le flux sanguin cérébral (CBF), le Doppler transcrânien (TCD) pour la vitesse du CBF (CBFV), la spectroscopie proche infrarouge (NIRS) pour le tissu cérébral régional. oxygénation et photopléthysmographie artérielle digitale pour la pression artérielle (PAB) battement par battement. L'AC sera quantifiée par les changements dynamiques de l'ABP et du CBFV et de l'oxygénation des tissus cérébraux. Nous émettons l'hypothèse que le degré de dysfonctionnement cérébrovasculaire pendant la phase aiguë d'une lésion cérébrale est inversement associé à 1) les performances cognitives et 2) les scores GOSE et TBI-QOL 1 an après la lésion.

Objectif 2 : Déterminer les associations temporelles entre la récupération de la fonction cérébrovasculaire et les résultats cognitifs après msTBI. L'AC dynamique et la perfusion cérébrale seront mesurées 3, 6 et 12 mois après la blessure. Nous émettons l'hypothèse que l'étendue de la récupération de la fonction cérébrovasculaire après un traumatisme crânien est associée temporellement à 1) les résultats cognitifs et 2) les scores GOSE et TBI-QOL 1 an après la blessure.

Objectif 3 : Déterminer les associations temporelles du dysfonctionnement cérébrovasculaire aigu et de sa récupération avec les biomarqueurs d'imagerie de la neurodégénérescence après msTBI. Nous réaliserons des études IRM de pointe sur la structure et la fonction cérébrales 3 mois et 12 mois après la blessure. Les biomarqueurs d'imagerie cérébrale incluront les volumes cérébraux entiers et régionaux et l'intégrité axonale de la substance blanche. Nous émettons l'hypothèse que la gravité du dysfonctionnement cérébrovasculaire aigu et sa mauvaise récupération sont associées à une perte de volume cérébral et à des lésions axonales, et que les associations entre le dysfonctionnement cérébrovasculaire et les résultats cognitifs après un traumatisme crânien sont médiées par les changements structurels cérébraux.

Les résultats de cette étude amélioreront notre compréhension des contributions cérébrovasculaires aux résultats cognitifs et fonctionnels après un traumatisme crânien. Cette étude fournira également les connaissances nécessaires de toute urgence sur les thérapies pharmacologiques et non pharmacologiques potentielles ciblant la fonction cérébrovasculaire pour améliorer la cognition et ralentir la neurodégénérescence après un traumatisme crânien.