Apport de l ’ imagerie cérébrale et de la neuropsychologie en psychiatrie

1. Apport de l’imagerie cérébrale et de la neuropsychologie en psychiatrie Prof E.Constant Cliniques Universitaires Saint-Luc Bruxelles

2. Divers niveaux d’architecture cérébrale

3. Différentes techniques

4. Séquence d’événements électriques et métaboliques

5. Méthodes d’imagerie des fonctions cognitives

6. Méthodes d’imagerie des fonctions cognitives

7. Définition de la neuroimagerie cognitive • Imager le cerveau en fonctionnement • Identifier les régions du cerveau dont la mise en jeu est associée à la réalisation d’une tâche cognitive donnée • Notion de localisation cérébrale : - une fonction = une région ? - A une fonction cognitive correspond un réseau de régions cérébrales données • Notion d’activation :- approche hémodynamique : TEP, IRMf - approche électromagnétique : EEG, PE, MEG

8. Types de neuro-imagerie • Structurale : - Ct scan - IRM • Fonctionnelle :- SPECT - TEP - IRMf

9. SPECT • Single photon emission computed tomography • Capture des photons émis par des radio-éléments gamma : 99mTc, 67Ga, 111In, 123I • 99mTc-HMPAO : mesure du débit sanguin cérébral • Inconvénients :- pas de mesure possible du métabolisme cérébral - résolution faible (moins bonne que TEP)

10. TEP • Tomographie par émission de positrons • Atome : - noyau : protons (+) neutrons - électrons (-) • Nombre d’électrons = nombre de protons

11. Cyclotron • Système circulaire d’accélération des protons produisant des protons à haute énergie cinétique • Le proton va être converti en : - un neutron - un positron = un électron à charge (+)

12. Caméra • Détecte les paires de photons générés par la réaction d’anihilation produite par la rencontre d’un positron avec un électron; 2 photons émis à 180° Anneau de détecteurs

13. Types de radio-isotopes utilisés • [150] : consommation en oxygène • [H215O] : débit sanguin cérébral (CBF) • [18F-fluorodéoxyglucose] : métabolisme cérébral • [11C-flumazenil] : récepteurs centraux aux BZD • [11C-N-méthylspipérone] : récepteurs cérébraux à la dopamine

14. Types d’études • Réceptologie • Repos : - débit sanguin cérébral (CBF) - métabolisme cérébral au glucose (FDG) • Activation : a = repos b = tâche d’activation b – a = activation due à la tâche accomplie a – b = désactivation

15. Protocole d’activation

16. Activation - Repos Activation Repos

17. IRMf

18. Sang oxygéné et déoxygéné :propriétés magnétiques différentes • Activation :  débit sanguin >  consommation oxygène

21. Combinaison des techniques

22. La Dépression majeure

23. Principaux troubles cognitifs • Mémoire de travail(à court terme) verbale > visuo-spatiale • Mémoire épisodique( à long terme) - surtout verbale - pas spécifique (démence !) - contemporaine de la dépression - fonction de la sévérité de la dépression - surtout problème de récupération (démence : surtout problème d’encodage) - diminution des ressources de traitement de l’information - trouble de la métamémoire - phénomène de congruence à l’humeur (items « dépressifs » mieux mémorisés)

24. Principaux biais cognitifs (suite) • Attention- ralentissement psycho-moteur - biais attentionnel pour information à valence émotionnelle négative • Fonctions exécutives- adaptation à des situations nouvelles - rôle du cortex dorso-latéral préfrontal - coordonner la réalisation de 2 tâches simultanées - détecter et corriger des erreurs - maintien de l’attention soutenue - changement de stratégie d’action

25. Etude de M.S. Bauchsbaum ( Biol. Psychiatry, 1997, 41;15-22) • TEP (Tomographie par émission de Positrons) • Avant et après 10 semaines R/ Sertraline • Résultats : métabolisme : - lobe frontal médian - cingulum - thalamus

26.  métabolisme frontal et cingulaire Biol. Psychiatry, 1997, 41;15-22

27. Importance du cingulum (Circuit de Papez)

28. Modélisation de la dépression

29. The neuropsychiatry of limbic and subcortical disordersAmerican Psychiatric Press

30. The neuropsychiatry of limbic and subcortical disordersAmerican Psychiatric Press

31. La schizophrénie

32. Avons-nous des arguments pour penser qu’il y aurait eu un problème de migration neuronale dans la schizophrénie ?

33. Etudes neuro-histologiques • Hippocampe : cellules pyramidales en désordre • Cortex préfrontal et occipital : neurones compactés dans les couches profondes  problèmes de connectivité neuronale

34. Cortex préfrontal

35. Pourquoi des symptômes psychotiques si tard ? • Atteinte de migration neuronale (préfrontale) • Atteinte silencieuse jusqu’à maturation cérébrale (myélinisation complète à l’adolescence) • Interaction entre neurotransmetteurs (dopamine) et facteurs neuro-hormonaux (décharge de cortisol à l’adolescence)

36. Neuroimagerie de la schizophrénie CT scan et IRM • Ventricules élargis(latéraux et 3ème)

37. IRM Normal Schizophrénie

38. Activation durant WCST 1. Berman K.F., Arch. Gen. Psychiatry, 1986, Vol 43, 126-135 • Non activation du cortex dorsolatéral pré-frontal (DLPF) • Corrélation activité DLPF et performances Normal Schizophrène

39. IRMf : Tâche de fluence verbale •  activité cortex DLPF •  activité gyrus temporal supérieur • Dysfonctionnement des circuits fronto-temporaux

40. fMRI and cognitive dysfunction in schizophreniaRachel L.C. Mitchell and al., Trends in Cognitive Sciences, February 2001, vol 5, N°2, 71-81 • Coordination anormale de l’activité entre les lobes frontaux et temporaux • Durant génération intrinsèque de mots :- sujet contrôle : lobe frontal supprime activité temporale - schizophrène : activité temporale non réprimée • Schizophrène interprète faussement une stimulation auditive interne comme prevenant de l’extérieur

41. Décharge corrolaire (suite) • « Mon père me parle » « Je pense que mon père me parle » • Copie conforme du Cx frontal au Cx auditif • Nécessite coordination fronto-temporale • Schizophrénie : dysfonctionnement fronto-temporal • Conséquence : un acte autogénéré peut être considéré comme un acte extérieur

42. Changement de volume cérébral dans le premier épisode de schizophrénie • Premier épisode de schizophrénie (n=34) et sujets contrôles (n=36) • IRM obtenue à l’inclusion et un an plus tard • Volume cérébral total et volume de substance grise est significativement diminué chez les patients par comparaison au sujets contrôles (et volume des ventricules latéraux est significativement augmenté) Cahn W, et al. Arch Gen Psychiatry. 2002;59(11):1002-1010.

43. 8 40 6 20 4 0 Lateral Ventricle Volume Change (cm3) T1-T0 Gray Matter Volume Change (cm3) T1-T0 2 -20 0 -40 -2 -60 -4 -80 0 .2 .4 .6 .8 1.0 1.2 1.4 0 10 20 30 40 Mean Total Number of Needs at T5** Negative Symptoms at T5* La perte de susbtance grise durant la première année de maladie prédit le devenir clinique à 5 ans *r=-0.54, df=27, p=.002. **r=0.54, df=27, p=.003. Cahn W, et al. Br J. of Psychiatry, 2006, 189: 381-382

44. Perte de matière grise chez patients plus chroniques T5 : déficits de matière grise dans gyrus frontal supérieur gauche, temporal supérieur gauche, noyau caudé droit et thalamus droit van Haren NE, 2007

45. Caractéristiques de la perte de matière grise van Haren NE, 2007

46. Caractéristiques de la perte de matière grise • La perte est plus prononcée au niveau frontal et temporal • Une perte importante de substance prédit un mauvais devenir fonctionnel van Haren NE, 2007

47. Caractéristiques de la perte de matière grise van Haren NE, 2007

48. Caractéristiques de la perte de matière grise van Haren NE, 2007

49. Fraterie saine de patients avec schizophrénie infantile Perte de matière grise dans le cortex préfrontal gauche et temporal bilatéral • Perte de matière grise présente au niveau cortex préfrontal chez des patients à hauts risque de psychose • Maturation cérébrale durant l’adolescence Gogtay N., 2007

50. Le trouble bipolaire