Cartographier les lipides du cerveau une nouvelle méthode d’IRM quantitative

Dans un article publié dans Nature Communications, le Professeur Aviv Mezer et son équipe du Centre pour les sciences du cerveau Edmond et Lily Safra de l’Université hébraïque de Jérusalem (HUJI) ont réussi à mettre au point une méthode permettant de dresser de véritables lipidomes (carte des différents lipides présents dans un organe ou un tissu) des différentes parties du cerveau afin d’en suivre l’évolution au cours du temps.

Réussir à atteindre cette information de manière non invasive (biopsie) ou autrement que post-mortem est essentiel pour à la fois comprendre le fonctionnement du cerveau et notamment les mécanismes de son vieillissement mais c’est aussi une porte ouverte vers une signature précoce par l’imagerie de certains signes d’altérations non normaux, comme ceux provoqués par la maladie d’Alzheimer ou de Parkinson.

Améliorer les IRM quantitatives

La méthode mise au point par cette équipe israélienne s’appuie sur l’IRM quantitative (IRMq), aussi appelé IRM en tenseur de diffusion (IRM – DTI) qui mesure le mouvement des molécules d’eau dans les tissus. Cette technique fournit des mesures biophysiques du cerveau qui permettent déjà d’émettre des diagnostics sur le vieillissement normal ou anormal des tissus cérébraux. On sait que les paramètres de l’IRMq sont sensibles au microenvironnement du tissu cérébral (on les appelle même les outils d’histologie in vivo) mais on est encore aujourd’hui au balbutiement de l’interprétation biologique de la variation de ces paramètres. En effet, difficile de séparer les signaux consécutifs à un changement dans les tissus des signaux provenant de la teneur en eau du tissu. C’est tout l’objectif des travaux présentés ici, qui ont porté sur une généralisation du concept de relaxivité, habituellement liée à l’utilisation d’un agent de contraste. A la place de l’agent de contraste, les chercheurs ont cherché la mesure par IRMq de la fraction locale autre que l’eau pour évaluer la relaxivité du tissu cérébral lui-même. Il s’est avéré que cette approche permet de fournir des signatures uniques pour différents lipides cérébraux. En outre, il s’est aussi avéré que dans le cerveau humain, ces lipides produisent signatures uniques pour différentes régions. Les données obtenues par cette méthode concordent avec les mesures post-mortem de la composition lipidique et macromoléculaire du cerveau ainsi qu’avec des profils d’expression génique spécifiques.

Les régions du cerveau vieillissent différemment

L’équipe du Dr Mezer a testé cette méthode sur un échantillon comportant des individus d’âges différents. Les données obtenues ont permis de constater que les différentes régions du cerveau vieillissent différemment : la substance grise par exemple reste constante, il n’y a pas de différence majeure entre un sujet jeune ou âgé alors que le volume des autres tissus cérébraux diminue. Cependant, la signature moléculaire de la substance grise chez les sujets jeunes est différente de celle des sujets plus âgés. Cette mini-étude a permis de montrer que cette méthode, avec des échantillons plus grands et plus construits, prenant en compte d’autres paramètres comme le QI, le contexte socio-économique, les éventuelles pathologies etc., pourrait permettre de mieux comprendre les différents mécanismes de vieillissements du cerveau (physico-chimiques, biologiques, environnementaux, pathologiques) et de mieux traiter et détecter certaines anomalies. En outre, l’approche d’IRMq posée ici peut être élargie pour définir d’autres signatures moléculaires (protéines par exemple) et pour affiner celles définies dans cette étude.

Légende image : la nouvelle technique d’IRM fournit des cartes moléculaires des différentes régions du cerveau (ici un cerveau de porc). Credit: Shir Filo/Hebrew University