Mieux comprendre l’interaction entre les deux hémisphères du cerveau
Les accidents vasculaires cérébraux sont la deuxième cause de décès et touchent plus de 2 millions de personnes par an rien qu’en Europe. Le diagnostic et les évaluations cliniques de l’AVC sont effectués à l’aide de la neuro-imagerie, mais les prévisions concernant la récupération sont très limitées. Ces prévisions sont particulièrement difficiles à établir lorsqu’un patient est victime d’un AVC d’un seul côté du cerveau. Pendant de nombreuses années, les neurosciences sont parties du principe que les fonctions de chaque hémisphère étaient essentiellement différentes: le langage est dominant dans l’hémisphère gauche, tandis que les fonctions visuospatiales sont davantage du ressort de l’hémisphère droit, par exemple. Les progrès des techniques de neuro-imagerie et de la recherche ainsi que les données relatives aux accidents vasculaires cérébraux ont remis ces hypothèses en question. «Le cerveau semble posséder une remarquable capacité d’adaptation et de compensation, mais les mécanismes et facteurs précis qui régissent ces processus font toujours l’objet de recherches», explique Stephanie Forkel, chercheuse au CNRS et coordinatrice du projet PERSONALISED. Dans le cadre du projet PERSONALISED, financé par le programme Actions Marie Skłodowska-Curie, les chercheurs ont fait appel à la neuro-imagerie et à la modélisation informatique pour étudier les liens sous-jacents entre les hémisphères cérébraux. «La compréhension de ces mécanismes se révèle très prometteuse dans le cadre de l’amélioration de la récupération après un accident vasculaire cérébral et afin d’élaborer des stratégies de neuroréhabilitation», ajoute Stephanie Forkel.
Créer des lésions artificielles
PERSONALISED s’est appuyé sur des données préexistantes de neuro-imagerie et de cognition à haute résolution provenant d’un solide ensemble de données concernant 1 200 participants en bonne santé du Human Connectome Project (HCP), l’ensemble de données le plus important et le plus avancé dans ce domaine. Les principaux objectifs de PERSONALISED étaient de mettre en évidence le lien entre l’anatomie du cerveau et les variations dynamiques de la latéralisation cérébrale, et de définir la corrélation entre ce dynamisme et la gravité des symptômes et la récupération après l’AVC. Dans un premier temps, les chercheurs ont mesuré la latéralisation fonctionnelle et structurelle dans le cerveau sain pendant le visionnage non guidé d’une vidéo. Ils ont ensuite simulé l’impact d’un AVC par des lésions artificielles et ont créé un modèle évalué par rapport à des données de neuro-imagerie et cognitives réelles provenant de patients ayant subi un AVC. «Ces trois phases de recherche ont permis de décoder les subtilités des mécanismes de latéralisation du cerveau au niveau individuel, de mettre en évidence les avantages cliniques de la neuro-imagerie avancée et d’ouvrir une voie passionnante pour l’exploration des mécanismes dynamiques du cerveau dans le cadre d’études futures», explique Stephanie Forkel.
Décoder les complexités des connexions cérébrales
La recherche a révélé que les connexions cérébrales jouent un rôle beaucoup plus profond que la simple transmission de signaux entre différentes régions du cerveau. Le comportement et la cognition émergent plutôt de connexions dynamiques entre les régions corticales. «Ces interactions exigent une orchestration délicate des régions cérébrales locales et distantes par le biais de réseaux densément connectés», ajoute Stephanie Forkel. «Les connexions cérébrales servent par conséquent de base à l’organisation fonctionnelle du cerveau.» Autre résultat novateur, le projet a démontré que l’imagerie des connexions à l’intérieur d’un cerveau vivant ouvre une fenêtre unique sur la neurobiologie de la cognition, en mettant en lumière l’évolution du cerveau et la diversité des profils cognitifs entre les individus et les espèces.
Disconnectome
La recherche a révélé que les pathologies cérébrales peuvent accroître cette variabilité par des déconnexions. «Par conséquent, la prévision des symptômes à long terme s’oriente désormais vers les déconnexions cérébrales, ce qui marque un changement de paradigme, remet en question les modèles cérébraux actuels et redessine nos cartes cérébrales», fait remarquer Stephanie Forkel. L’équipe a mis au point une nouvelle méthode de neuroimagerie cognitive appelée la «disconnectome». Celle-ci a révélé des liens essentiels dans les connexions de la matière blanche pour les capacités de lecture, créant un cadre hautement prédictif concernant les déficits de lecture après une lésion cérébrale. «Ces résultats ont le potentiel de remodeler notre compréhension du cerveau et de contribuer de manière considérable au domaine des neurosciences et à la pratique clinique», déclare Stephanie Forkel.
Mots‑clés
PERSONALISED, cerveau, hémisphères, accident vasculaire cérébral, récupération, données, déconnexion, lésions, connexions
