Biomarqueurs morphologiques basés sur la surface des structures cérébrales sous-corticales pour le suivi et la prédiction des caractéristiques anatomiques et fonctionnelles de la maladie de Parkinson

Date de dernière mise à jour : 

Auteurs : Felix Carbonell, Ph.D., Jean-Philippe Coutu, Simone P. Zehntner, Ph.D., Alex P. Zijdenbos, Ph.D., Barry J. Bedell, M.D., Ph.D., pour l’Initiative des Marqueurs de Progression de Parkinson (PPMI).

Points clés

• Les changements morphologiques de la forme de surface des structures sous-corticales fournissent une quantification précise de l’atrophie dans la Maladie de Parkinson (MP)
• Les déformations locales de la forme du thalamus constituent un biomarqueur plus sensible que le volume pour suivre la progression de l’atrophie dans la MP
• Les changements morphologiques dans les structures sous-corticales comme le thalamus et le mésencéphale constituent un biomarqueur efficace pour réduire la taille de l'échantillon nécéssaire pour les essais cliniques
• Les déformations locales de la forme du mésencéphale sont un biomarqueur sensible capable de prédire la réduction de la densité du transporteur de dopamine (DaT) dans le striatum.

Les régions sous-corticales telles que les ganglions de la base, l’hippocampe, le thalamus et l’amygdale sont essentielles à diverses fonctions cognitives, émotionnelles et motrices. Les mesures volumétriques de telles structures ont été systématiquement utilisées comme biomarqueurs fiables pour évaluer l’atrophie et les processus neurodégénératifs associés. D’autre part, les changements subtils liés à la maladie sur la forme, le repliement cortical ou la déformation de surface des structures sous-corticales sont mieux détectés en appliquant des techniques d’analyse morphologique de leur forme.

Dans l’étude actuelle, nous avons appliqué une analyse morphologique de la forme de surface pour caractériser les motifs longitudinaux des structures sous-corticales dans la maladie de Parkinson (MP). À cette fin, nous avons utilisé une métrique de forme locale estimée à partir des déformations non linéaires qui mesurent le déplacement spatial de la surface externe individuelle des régions sous-corticales par rapport à un modèle anatomique de référence. Nous avons également utilisé cette métrique basée sur la surface pour effectuer des prédictions réelles hors échantillon d’autres biomarqueurs tels que la densité du transporteur de dopamine (DaT) mesurée par l’imagerie DaTscan SPECT.

Nos résultats ont révélé que les déformations locales de la forme des structures sous-corticales comme le thalamus constituent un biomarqueur plus sensible que le volume pour suivre la progression longitudinale de l’atrophie dans la MP. Nous avons également élaboré une nouvelle mesure de la déformation de surface (StatROI) qui, comparée aux volumes, a considérablement réduit la taille des échantillons pour évaluer la réduction de l’atrophie. Enfin, nous avons également élaboré des modèles prédictifs qui ont permis d'obtenir avec précision les mesures observées de DaTsscan, suggérant la possibilité d’utiliser des données anatomiques pondérées  d'IRM T1 comme substitut au DATSCAN SPECT pour l’éligibilité de patients dans les essais cliniques de traitements modificant la maladie.

Points forts de la présentation