Sujet de thèse proposé à l'école doctorale vie et santé pour 2013

Les réseaux de repos sont-ils réellement activés ? Relation connectivité - activité (rCBF) des réseaux de repos au travers des âges : une étude en IRM fonctionnelle chez l'homme

Directeur de thèse : Jack R Foucher

Depuis la première description des réseaux de repos en 2004, la recherche les concernant n'a fait que croitre jusqu'à générer des réunions scientifiques qui leur sont entièrement dédiées. Il faut dire qu'il y a un peu de magie dans ces réseaux : il suffit de laisser un individu éveillé penser à ce qu'il veut pendant qu'on réalise une IRMf et par une analyse multivariée appelée ICA (analyse par composante indépendante), on retrouve les différents réseaux dont la co-activité ou la connectivité a spontanément variée durant l'acquisition. Certains de ces réseaux sont extrêmement reproductibles comme le réseau dit "par défaut". Aujourd'hui on tend à considérer qu'un réseau connecté est un réseau activé, et donc la marque d'une activité cognitive. Ainsi, si on ne sait pas à quoi le sujet à pensée, on imagine que l'on sait comment le sujet a pensé. Par exemple, ce réseau par défaut sous-tendrait une cognition centrée sur soi, en particulier la mémoire autobiographique... Mais est-ce toujours vrai ?

Notre équipe a mis au point une séquence IRM originale permettant de mesurer en même temps le signal BOLD sur lequel se fondent les mesures de connectivité, et le signal ASL (arterial spin labeling), qui donne une mesure quantitative du débit sanguin cérébral (rCBF). Ainsi, on peut suivre en même temps la connectivité et le niveau d'activité des réseaux... Les observations préliminaires donnent des résultats surprenants : pour certains réseaux de repos, dont le réseau par défaut, être connecté ne semble pas signifier être plus actifs... Ces premières observations sont à valider chez le sujet sain, et à travers les âges (7 à 77 ans). Car au cas où elles s'avèreraient exactes, l'idée qu'un réseaux puisse être connecté sans augmentation significative de son activité modifiera l'interprétation que nous avons de ce phénomène. Soit ces réseaux n'ont pas de finalité cognitive, soit on peut avoir une activité cognitive SANS augmentation d'activité cérébrale, ce qui remet en cause le principe même des études d'activation...

Or le sens que l'on donne à ce phénomène aura des conséquences pratiques. En effet, les réseaux de repos ont été étudiés dans un grand nombre de pathologies. Ainsi le réseau par défaut colle tellement bien avec celui affecté en premier par la maladie d'Alzheimer qu'il est l'objet d'études toute particulière dans cette affection et qu'on tend à vouloir en faire un biomarqueur.  Mais vaut-il mieux utiliser sa connectivité ou son niveau d'activité ?

En pratique, le doctorant apprendra les bases physiques (IRM) et physiologiques des différents signaux BOLD et ASL. Il participera aux acquisitions et apprendra à analyser ces signaux sous Matlab. Dans un premier temps le doctorant devra analyser un pool de 12 sujets sains sur quelques réseaux de repos. Puis il étendra son analyse au travers de population normale de différent âges (enfant dès 6 ans au sujet âgé de 75 ans). Enfin il se tournera vers les populations pathologiques dont les sujets déments et dépressifs ainsi que vers les effets des médicaments sur ces réseaux.

Le doctorant travaillera sur un sujet transversal de l'équipe IMIS (Imagerie Multimodale et Intégrative pour la Santé). Il sera entouré par une équipe multidisciplinaire mêlant expertise en neurosciences, en imagerie et en traitement du signal.

Compétences souhaitées :

• Une base de programmation serait utile
• Une base de formation en neuro-imagerie
• De la motivation

Expertises qui seront acquises au cours de la formation :

• Acquisition et le traitement en IRMf
• Interprétation neurophysiologique des données
• Maitrise des outils informatique d'analyse de signal
• Montage et mise en place d'une étude chez l'homme
• Rédaction de projet de recherche