Un logiciel permet de voir les faisceaux de fibres nerveuses dans le cerveau

Dissection virtuelle du cerveau vivant. L'imagerie par resonance magnetique nucleaire permettait deja de suivre en direct l'activite des differentes zones du cerveau.

Désormais, elle peut fournir une nouvelle forme de description anatomique de cet organe, plus précisément des vues détaillées de ses grandes connexions nerveuses internes. Ceci grâce à un outil informatique développé à lEPFL en collaboration avec le CHUV, et avec le soutien du Fonds national suisse.
Lors dune opération, le neurochirurgien veille à maintenir lintégrité des connexions qui assurent la communication entre différentes zones du cerveau. Une tumeur peut avoir déplacé des faisceaux de fibres nerveuses reliant ces zones. Le praticien ne peut alors plus se fier uniquement à ses connaissances approfondies de lanatomie du cerveau. Dans un tel cas, un nouveau logiciel, développé à l'Ecole polytechnique fédérale de Lausanne avec le soutien du Fonds national suisse, peut lui venir en aide : couplé à un appareil dimagerie médicale par résonance magnétique (IRM), ce logiciel permet au chirurgien de visualiser avec une grande précision la trajectoire des grandes liaisons nerveuses dans le cerveau du patient.
«Cette réalisation est le fruit d'un travail interdisciplinaire au sens fort du mot», relève le professeur Jean-Philippe Thiran, qui a dirigé ce développement à linstitut de traitement des signaux. Les sciences de lingénieur et les sciences biologiques et médicales sont re-présentées à peu près à égalité dans ce projet. Le Département de radiologie du CHUV co-dirige ces recherches. Patric Hagmann, un jeune médecin, les mène à bien dans le cadre dune thèse de doctorat ès sciences effectuée à l'EPFL. «Cest un exemple remarquable de collaboration entre institutions, qui profitera à la recherche médicale, et plus tard aux patients atteints de maladies cérébrales», souligne Jean-Philippe Thiran., ,Subtile, puissante, non invasive,La dissection de cadavres a permis, et permet encore, dacquérir de nombreuses connaissances sur lanatomie du cerveau. Toutefois, le nombre de corps à disposition limite cette acquisition. Les grands faisceaux de fibres nerveuses, ou faisceaux de neurones, sont les mêmes chez tous les individus. Mais ils peuvent différer dans les détails ou se modifier dans certaines circonstances, par exemple lors de la phase de récupération suivant une lésion cérébrale. Le nouveau logiciel permet détendre et dapprofondir ces connaissances anatomiques grâce à une forme de «dissection» à la fois plus subtile et plus puissante. On parle à juste titre de «dissection virtuelle in vivo» in vivo, parce quelle porte sur un cerveau vivant, et virtuelle, parce quelle naffecte en rien ce cerveau, mais remplace le découpage des tissus par des manipulations sur ordinateur., ,Cet outil informatique fournit sur écran des vues plastiques où les zones du cerveau qui intéressent le spécialiste sont présentées isolément, y compris les faisceaux nerveux qui les relient. Des images saisissantes ont été obtenues par exemple lors d'un test ayant trait au langage. Les personnes examinées devaient dabord écouter une phrase, puis penser à un mot, deux opérations qui activent chacune une autre zone du cerveau. Les images montrent que chez les droitiers, le faisceau nerveux qui relie ces deux zones dans l'hémisphère cérébral gauche est nettement plus développé que celui qui relie les deux zones équivalentes de l'hémisphère droit ; chez les gauchers, on ne constate pas une telle différence.
Connaître, comprendre, diagnostiquer,«La dissection virtuelle in vivo a deux buts, indique Jean-Philippe Thiran. Dabord de mieux connaître le cerveau et mieux comprendre les maladies cérébrales. Puis, dans un second temps, de mieux diagnostiquer ces affections, par exemple les détecter à un stade plus précoce, afin d'avoir de meilleures chances de les traiter avec succès. » Cette méthode est dores et déjà pressentie pour une étude sur la schizophrénie, en cours à la Clinique universitaire psychiatrique de Cery, au-dessus de Lausanne, et incluant une quarantaine de patients. Elle pourra servir également à la recherche sur dautres maladies cérébrales, telles que la sclérose en plaques, la maladie d'Alzheimer ou lattaque cérébrale. On ne peut exclure en effet quil puisse exister un lien entre ces affections et les connexions dans le cerveau.
A disposition gratuitement,La mise en ouvre de cet outil informatique ne nécessite pas déquipements spéciaux. Un appareil moderne dimagerie par résonance magnétique fait laffaire. Le logiciel tourne sur un ordinateur ordinaire. Il est distribué gratuitement à qui en fait la demande. La Harvard Medical School à Boston lutilise déjà, de même que le National Neuroscience Institute de Singapour. L'Institut de traitement des signaux cherche un partenaire industriel pour intégrer le nouvel outil dans un environnement de neurochirurgie, ce qui permet-trait une utilisation plus conviviale en salle dopération.
Le principe de la méthode est le suivant. Dans les liaisons nerveuses, lagitation thermique (mouvement désordonné naturel dû à la chaleur) fait bouger les molécules deau avant tout le long des fibres. La résonance magnétique nucléaire détecte ces déplacements qui, mis bout à bout, dessinent les trajectoires desdites liaisons. Plusieurs procédés exploitaient déjà ce principe, mais la solution développée à l'EPFL atteint une résolution sans précédent. Un avantage indiscutable, étant donné lextrême finesse des fibres nerveuses.
La dissection virtuelle in vivo procure une description anatomique: le trajet des connexions nerveuses dune zone à une autre du cerveau. Mais elle ne dit pas si ces liaisons sont activées ou non, si elles fonctionnent bien ou mal. Dautres méthodes peuvent fournir ce type dinformation, par exemple limagerie par résonance magné-tique fonctionnelle et lélectroencéphalographie. «LIdéal serait un procédé qui réunisse les deux aspects qui visualise les connexions nerveuses et indique en plus si elles sont actives, dit Jean-Philippe Thiran. Ceste un objectif auquel nous espérons consacrer de futurs travaux.»Renseignements sur le projet:,Prof. Dr. Jean-Philippe Thiran,Institut de traitement des signaux,EPFL,CH-1015 Lausanne,tel: [phone],e-mail: [e-mail]

Pays

Suisse