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Et si la forme de l’ébauche des sillons cérébraux pouvait prédire certaines pathologies ?


​Des chercheurs d'UNIACT et de BAOBAB (département Neurospin), en collaboration avec l'UMC Utrecht, ont réalisé une étude d’imagerie cérébrale longitudinale chez des grands prématurés afin d’analyser la variabilité de la forme du sillon central, à un stade précoce de son développement, et ses implications fonctionnelles.

Publié le 20 mai 2022

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Chez le mammifère, le cerveau se plisse en lien avec sa taille, si bien que le cerveau de la souris est lisse alors que le cerveau de l’Homme présente un plissement complexe, qui se met en place pendant le développement fœtal. À volume crânien fixe, ce plissement permet la présence d’une surface corticale plus grande. Il se traduit par de nombreuses circonvolutions constituées notamment de creux, nommés sillons.

Bien que ses « motifs » soient similaires d’un individu à l’autre, ce plissement est en fait unique à chaque individu. Aussi, certaines variations de la forme des sillons sont corrélées à des pathologies dont l’une des plus explicites est la lissencéphalie, une maladie qui confère au cerveau une apparence lisse, avec des circonvolutions diminuées ou absentes, et qui est liée à un retard mental et de l’épilepsie, entre autres. D’autres variations plus subtiles de plissements sont liées à des différences fonctionnelles chez des sujets sains. Par exemple, la forme des sillons du cortex cingulaire antérieur, qui apparaît in utero et reste stable au cours de la vie, pourrait prédire dans une certaine mesure les performances du contrôle cognitif ; soit notre capacité à réagir à des stimuli de manière adaptée selon un contexte.

Alors, est-il possible de différencier une variabilité normale des motifs de plissements d’une variabilité pathologique et quelles peuvent être les implications fonctionnelles de cette variabilité ? Le cerveau d'un nourrisson né à terme ressemble peu ou prou à celui d'un adulte, et même si la forme des sillons peut continuer d'évoluer par la suite, ces changements restent subtils par rapport aux motifs observés en fin de grossesse. Alors, à quel moment apparaissent ces motifs de plissement avant la naissance et ont-ils un caractère prédictif sur nos futures fonctions sensorimotrices et cognitives ?

Observer les sillons pendant leur développement

Pour le découvrir, des chercheurs d'UNIACT et de BAOBAB (département NeuroSpin), en collaboration avec l’UMC Utrecht, se sont intéressés à la formation du sillon central : une circonvolution d'intérêt puisqu'elle apparaît relativement tôt durant la grossesse, à partir de la vingtième semaine, et qu’elle est donc déjà en développement pendant l'événement perturbateur que représente la naissance très prématurée. Ce sillon est par ailleurs compris entre deux régions cérébrales associées au système sensori-moteur, qui bénéficient d’une cartographie fonctionnelle détaillée. Ainsi, certaines sous-régions de ce pli sont liées à des parties du corps déjà connues, comme le “coude” relié à la région fonctionnelle de la main.

Pour pallier les difficultés techniques et éthiques de l’imagerie longitudinale chez le fœtus sain, les chercheurs ont choisi d’étudier la forme du sillon central chez des nouveau-nés prématurés suivis au cours de l’enfance, en incluant une imagerie réalisée avant l'âge équivalent à une naissance à terme et une à cet âge. Ainsi, l’étude longitudinale, publiée dans la revue Neuroimage, comprenait une cohorte de 71 grands prématurés, nés entre 24 et 28 semaines d’aménorrhée, qui ont été “imagés” deux fois peu de temps après leur naissance : la première fois vers 30 semaines d’âge post-menstruel, lorsque le sillon central est déjà présent, mais à un stade d’ébauche, la seconde fois vers 40 semaines, soit l’équivalent d’une naissance à terme, lorsque le sillon central est bien développé. La latéralité des enfants a ensuite été évaluée vers l’âge de cinq ans, ainsi que leur performance en motricité fine, mesurée à l’occasion d’un test psychométrique. 

Grâce à des analyses élaborées des images cérébrales, les chercheurs ont d’abord montré que la majorité des caractéristiques de forme du sillon central sont déjà encodées vers 30 semaines d’âge post-menstruel, et qu'elles évoluent majoritairement en accord avec cette forme primitive. Ils ont aussi mis en évidence des asymétries hémisphériques inédites à chaque âge, ainsi que des liens non élucidés entre la forme périnatale du sillon central, la latéralité manuelle et la motricité fine de ces enfants nés prématurés. À l'avenir, des études complémentaires permettront à la fois une meilleure compréhension des implications fonctionnelles de la variabilité précoce de la forme des sillons, mais aussi potentiellement l'identification de biomarqueurs précoces permettant d’améliorer le diagnostic afin d’aboutir à un accompagnement plus personnalisé de ces nourrissons à risque de troubles neurodéveloppementaux.

Contact Joliot:

Jessica Dubois (jessica.dubois@cea.fr)

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