Communication scientifique
Session of 2 décembre 2009

Introduction

MOTS-CLÉS : . diagnostic par imagerie. encéphale. neuroanatomie. neurochirurgie. neurologie. système nerveux central. technique d’imagerie par resonance magnétique nucléaire
KEY-WORDS : diagnostic imaging. magnetic resonance imaging.

Emmanuel-Alain Cabanis *, Marie-Thérèse Iba-Zizen, Christophe Habas, Adrian Istoc, Jean-Louis Stievenart, Masaki Yoshida, Thien Huong Nguyen et Roland Goepel

Résumé

Le titre exprime les échelles croissantes, historiques, de l’imagerie de l’encéphale. Préhistoire (cf. l’empirisme chirurgical et sculptuaire), moyen-age (dissection, dessin), renaissance (imprimerie) XVII1e siècle (Spallanzani), XIXe siècle des frères Curie (piézzoélectricité) et de W. C. Röntgen inventant les RX le 20 décembre 1895, première « transparence » de la tête, le crâne, se succèdent alors que le neurone naît au microscope, avec l’histologie (Cajal) et la neuropathologie. Les isotopes de M. Curie mènent à la neurophysiologie. Au XXe siècle neuroradiologie (tomographie..) et neurochirurgie apparaissent. Le film radiographique détecte quatre valeurs de contraste, noir (radiotransparence), gris et blanc (radioopacité). Des produits de contraste sont injectés, d’abord négatifs (air en ventriculographie et encéphalographie gazeuses), puis positifs (iode intraventiculaire puis intra-artériel, artériographie cérébrale, de plus en plus hypersélective). Avec l’école neurologique de la Salpêtrière et neurochirurgicale de W. Dandy (Baltimore), parmi d’autres en Europe, naissent la neuroradiologie (H. Fischgold et J. Metzger à la Pitié, avec M. David en neurochirurgie), stéréotaxique à Sainte-Anne (J. Talairach, 1950) avant la neuroradiologie interventionnelle. Le scanner à rayons X de G.N. Hounsfield (1972) bascule l’exploration céphalique dans la ‘‘ neuro-imagerie ’’ numé- rique, à voxels calculés et pixels d’affichage remplaçant les cristaux agentiques. L’Imagerie par Résonance Magnétique (IRM, 1981), inoffensive, évolue à la vitesse du numérique, comme la biophotonique nanométrique. Grâce à l’IRM de diffusion, surtout, le nouveau socle de connaissances de l’encéphale in vivo concerne simultanément neuro-anatomie (organisation axonale de la sustance blanche, neurotractographie, anatomie vasculaire), neurochimie (SRM) et neurophysiologie. L’IRM fonctionnelle d’activation sensorielle et connectivité de repos, supports de la pensée, fascinent. Neurochirurgie fonctionnelle stéréotaxique (épilepsie, mouvements anormaux), radio-chirurgie stéréotaxique et neuroradiologie interventionnelle endo-vasculaire réduisent la dimension de la ‘‘ cible ’’ pathologique dans le cerveau. Avec quelles perspectives ? Les chercheurs répondent.

Summary

Brain imaging has progressed over the centuries, from prehistory (surgical and sculptural empiricism), through the Middle Ages (dissection and drawings), the Renaissance (printing) and the 18th century (Spallanzani and ultrasounds), to the 19th century and the discovery of piezoelectricity by the Curie brothers and X-rays by Röntgen in 1895. The head had finally become transparent ! The microscope was used by Ramon Y Cajal for histological and neuropathological brain studies. Marie Curie’s discovery of radioisotopes paved the way for advances in in vivo neurophysiology. In the 20th century, technical progress accelerated with the advent of computed tomography. Injected contrast products were initially negative (air for ventriculography and pneumo-encephalography), and subsequently positive (intraventricular then intraarterial iodine, cerebral arteriography, increasingly hyperselective). Neurology and neurosurgery were followed by neuroradiology, stereotaxy, and interventional neuroradiology. G.N. Hounsfield’s EMI CT scanner replaced silver salts crystals with computed pixels and voxels. Magnetic resonance imaging (MRI, 1981), which dispenses with the need for X-rays, is evolving at the same pace as computer science itself (Moore’s Law) in the form of nanometric biophotonics for example. Diffusion MRI is providing precious information on neuroanatomy (axonal organization of the white matter and neuro-tractography, vascular anatomy), neurochemistry (MRS) and neurophysiology. Functional MRI of sensory activation and resting connectivity, the substrate of thought, is giving fascinating results. Functional stereotactic neurosurgery (for epilepsy, abnormal movements, etc.), stereotactic radiosurgery and endovascular interventional neuroradiology are among the latest approaches.

INTRODUCTION

Denis Le Bihan ayant rejoint notre service en 1983, avait accepté de consacrer son sujet de Thèse de doctorat en médecine à la résonance magnétique nucléaire (RMN) et à sa jeune émergence en imagerie (IRM, 1981). Nés au sein de notre Collège d’Evaluation en Résonance Magnétique (CERM, 78 000 Buc, 1983-1988), ses travaux sur l’IRM de diffusion des molécules d’eau (l’un des quatre textes d’Albert Einstein en 1905) sont à l’origine de sa course scientifique, de Washington University au CEA (Orsay). Sous la Direction d’André Syrota, aujourd’hui Directeur Général de l’INSERM, il s’engage dans la construction de ‘‘ Neurospin ’’, aujourd’hui phare européen de la recherche avancée en IRM.

 

Le plan de cette journée fut rapidement arrêté. Nous souhaitions présenter le futur en mouvement, donc l’état de la recherche, aux frontières du fondamental et de son application clinique, ‘‘ translationnelle ’’. A cette introduction, revient le double devoir d’un rapide retour en arrière, en neuro-sciences, et du quotidien de notre pratique médicale. Le plan du titre a été suivi, dans la succession des orateurs meilleurs chercheurs, notamment du CEA et du CNRS. La Clinique garde ses droits en neuroradiologie interventionnelle et en neurochirurgie de stimulation dans l’épilepsie. Les conclusions d’un futur prévisible reviennent à notre co-organisateur.

Pierre Lasjaunias devait participer à cette journée mais il a succombé à un infarctus massif. Pierre, dans la deuxième génération pionnière de la neuroradiologie interventionnelle, a excellé comme médecin (chef de service, responsable du pôle Neurosciences tête et cou de l’Hôpital Bicêtre), comme chercheur et enseignant-auteur bi-lingue (cinq tomes et plus de deux mille pages résument ses vingt ans d’expé- rience, chez l’enfant [1]). Connu du monde entier, il était célèbre en Asie et aux Etats-Unis notamment. Notre aîné commun, Luc Picard, premier pionnier de la neuroradiologie interventionnelle française et chinoise, a bien voulu assumer la présentation de neuroradiologie interventionnelle.

Elias Zerhouni, Directeur des National Institutes of Health (NIH) et Professeur de radiologie à Baltimore , proposait [2] de faire parvenir le dépistage et le traitement de la maladie ‘‘ à l’échelle de la molécule et du génome ’’, médecine préemptive et personnalisée, qui devient la source obligatoire d’économies en souffrances humaines et en coûts financiers. En France, les neuro-sciences ont déjà emprunté ce chemin , à l’heure où vieillissement de la population et prise en charge sociale du fléau d’Alzheimer conjuguent leurs effets . A l’échelle de la synapse et des molécules de neuro-transmission, les recherches de biologie moléculaire sur les protéines fluorescentes, dans le champ de la biophotonique, nouvelle imagerie nanométrique (monophotonique à l’échelle des boîtes quantiques), dépassent l’infographie de l’imaginaire [3, 4] (Pl.1-3). Une préparation histologique peut montrer les noyaux neuronaux en jaune, volumineux, au sein de la dispersion des marqueurs monosynatiques éclairés en vert, sur une longueur d’onde spécifique de laser (Pl.1-3). A l’échelle physiologique du neurone , notre pays a pu saluer la mise en jeu des choix conjoints du CEA, du CNRS et de l’INSERM, pour cette médecine ‘‘ moléculaire ’’ préemptive. Les technologies exploitées y sont lourdes, de l’accélérateur de particules à la supra-conductivité de l’électromagnétisme (Pl.1-4). L’administration de la santé suit le modèle réfléchi par l’Agence Régionale d’Hospitalisation d’Ile de France (ARHIF) . Répondant à la mise en lumière du retard de l’équipement français en nombre d’IRM par million d’habitants (7,5), en comparaison avec la moyenne européenne (12,1), derrière tous les autres pays de l’Europe (la Finlande compte 23,2 machines), l’ARHIF et son Directeur, J.P. Métai, décident une révision du Schéma Régional de l’Organisation Sanitaire et sociale (SROS) d’Ile-de-France, multipliant par trois les autorisations prévues du parc IRM, ce qui permet le rattrapage du nombre des équipements par million d’habitants [5] (Pl.1-5).

 

L’imagerie de l’encéphale dans l’histoire des neurosciences (Tableau, Pl. 1-6)

Les racines des savoirs contemporains de l’imagerie de l’encéphale, depuis la statuaire et les dessins de Leonardo da Vinci et d’André Vésale (xve et xvie siècle) jusqu’à l’imagerie moléculaire d’aujourd’hui, sont multiples. Sciences cliniques et physiques, neurologie, histologie et neuropathologie, neurochirurgie, informatique et biologie moléculaire entrecroisent leurs chaînes de connaissances au profit de l’encéphale. Afin d’offrir quelques « repères » chronologiques, un tableau tente de résumer cette histoire foisonnante, en regroupant, en trois colonnes, les noms d’auteurs prestigieux et l’année de l’une de leur contribution majeure. Les oublis y sont multiples. Puissent-ils être pardonnés, en considérant cette ébauche comme un travail préalable, seulement, dans un espace limité. La colonne centrale, ‘‘ Imagerie née d’une source physique ’’ est précédée (à gauche) par une colonne de grandes étapes artistiques, dont l’imprimerie est le tournant définitif [6]. Rappelons qu’après l’ouverture des amphithéatres d’anatomie européens (xive siècle), les planches anatomiques imprimées d’André Vésale (1514-1564), issues de son monumental ‘‘ De Humani Corporis Fabrica ’’ (Bâle, 1543), seront recopiées (parfois mal) au cours des deux siècles suivants. L’exemple emblématique en est sa première coupe axiale de la tête, cadavre en procubitus. Ventricules latéraux de l’encéphale, cortex et substance blanche y remplaceront, enfin, le « cerveau à cinq vésicules » du MoyenAge. Il sera servilement copié par environ seize successeurs ! La colonne de droite, indissociable, énumère quelques étapes du savoir histologique (l’échelle axonale du « in vitro », fixé dans la mort tissulaire, ayant toujours ‘‘ montré le cap, rêvé, du « in vivo »), clinique et neuro-anatomique [8-11] La colonne du centre du tableau, après la physique, les mathématiques et la neurochirurgie, montre l’émergence simultanée de la ‘‘ neuroradiologie ’’ (années 1920) suivie de la ‘‘ neuro-imagerie ’’ (avec l’informatique du scanner à Rayons X (1972) et de l’Imagerie par Résonance Magnétique (IRM) des années 1980) [12]. Cette dernière est devenue, en trente ans, la référence incontournable du présent et de l’avenir proche en imagerie de l’encéphale. Éventuellement, en urgence traumatologique ou vasculaire (notamment), elle est complétée, ou est remplacée par le scanner RX [6].

Après sa découverte du 8 novembre 1895 , Wilhelm Conrad Rœntgen et ses rayons X, bouleversent le monde occidental , la même année que Sigmund Freund avec sa théorie des rêves et les frères Lumière avec le cinématographe [12]. Son Prix Nobel, le premier décerné (1901 ) sera suivi de dix autres qui jalonneront, jusqu’en 2003, l’histoire de la neuroradiologie et de l’imagerie encéphalique (Pl.1-6). Après la radiographie standard, puis tomographique de la tête, la radiologie crânienne et ses « incidences » (Pl.1-7), la ventriculographie de W. Dandy (1918), l’encéphalotomographie gazeuse puis l’artériographie cérébrale hypersélective, aujourd’hui numé- risée, avec le cathétérisme de I. Seldinger (1953) font naître la neuroradiologie interventionnelle (Tableau) [12]. Sur une installation moderne, l’anévrysme artériel d’une bifurcation cérébrale antérieure-cérébrale moyenne, avant puis après son exclusion par injection d’un coil d’embolisation est analysable dans les trois

Tableau. Chronologie élémentaire (de bas en haut) d’auteurs ayant œuvré pour une imagerie céphalique toujours plus en plus précise, in vivo et in vitro , Prix Nobel en caractères grasseyés .

1. Les Origines 3. Physiques, Radiologie, Imagerie 2. Sciences Neurologiques 1981. P.C.Lauterbur et

P. Mansfield (2003)

Imagerie RM 1974. F. Serbinenko Ballonet embol 1972.

G. N. Hounsfield et 1951. P. Bailey, G.Von Bonnin A. McCormack (1979)

CT scanner 1969.

Europ. Society of Neuroradiology 1950. W. C. Penfield 1968. R. Djindjian Art.médullaire 1949. R. Lorente de No 1 861. P. Broca, Tan-Tan 1967.

Soc.Française de Neuroradiologie 1948. E. C. Crosby, A. Brodal 1 830. J.-B. M. Bourgery 1966. H. Fischgold,J.Metzger SymposNR 1947. T.Alajouanine, W.Papez 1 810. F.J. Gall 1957. G. Ruggiero Encéphalogazeuze 1942. W.E.Clark, D.S.Legros 1956. J. Talairach Stéréotaxie 1953. S.I.Seldinger Cathéterisme percut.

1 786. F. Vicq d’Azir 1946. F. Bloch et J. Purcell (1953)

RMN 1936. A. Kappers 1 747.J.F.Gautier d’Agoty 1933. C.Vincent, M.David Ventriculo.gaz. 1930. C. Von Economo 1929. M. Saito

Artériographie carotidienne 1 542. André Vésale 1927. E. Moniz (1949) Artériogr. ‘‘ ombre ’’ 1927. P. Flechsig 1923. J.M.A. Sicard

Lipiodol intra-canalr.

1 490. L da Vinci 1918. W.Dandy Ventriculographie gazeuze 1912. F.Nissl, P.Marie, Ch. Foix 1 439. J. Gutenberg 1917-72.BocageB.Ziedses des Plantes 1906. C. S. Sherrington 1910. S. J. Larmor F. résonance m. 1904. H. Cushing 1 266. Khalifa 1905. A. Einstein Diffusion 1903. K. Brodman 1896.H.Becquerel, P.M.Curie(1903)

Ra 170. C. Gallien 1895. W.C. Roentgen (1901)

Rayons X 1895. S. Freud Théorie des Rêves 1895. Auguste et Louis Lumière Cinéma 1895. J. et J. Déjerine 1880. Pierre et Jacques Curie Piézoélectr. 1894. S.Ramon yCajal (1906) – 1 000. Avicenne 1854. P.E. Huschke 1° photo. encéphale 1886. C. Golgi (1906) 1852. J. Fourier Analyse math. séries 1876. C. Wernicke – 8 000. Fouilles Jericho 1827. J. N. Niepce Photographie 1861.P. Broca, P. Gratiolet 1854 1826. P. Brown Agitation molécules H 0 2 – 20 000. D.Brassempouy 1790. L. Spallanzani Emission ultra-sons 1845. J.G.F. Baillarger dimensions (Pl.1-8). Ailleurs, une malformation artérioveineuse disparaît de l’image vasculaire cérébrale son embolisation hypersélective (Pl.1-9).

La médecine nucléaire, avec Becquerel, Pierre et Marie Curie , prix Nobel (1903), est précieuse. Elle a permis de jeter les bases de l’imagerie métabolique et fonctionnelle de l’encéphale. Marqueurs moléculaires et première imagerie de ce type, les isotopes en montrent la destinée, physiologique ou physiopathologique (Pl.1-9). Désormais, le PET Scanner RX associe le marquage moléculaire au repérage anatomique corporel du scanner RX. La dissémination corporelle et céphalique de métastases cancéreuses est ainsi analysée avec précision (Pl.1-9).

 

De l’analogique au numérique

En 1972, remplaçant les cristaux d’argent du film de la radiographie par des capteurs et le calcul informatique des équations de mesures des voxels, Sir Godfrey Newbold Hounsfield multiplie par 500 la sensibilité du système radiologique avec son ‘‘ EMI

Scanner ’’ (Computerized Tomography ou CT scanner de marque E.M.I.) [12]. Les 2 000 unités de ‘‘ l’échelle Hounsfield ’’ remplacent les quatre valeurs (noir aérique radio-transparent, blanc radio-opaque, gris clair de densité hydrique et gris sombre de densité graisseuse) de la radiologie conventionnelle. Tranférable, volatile et traitable, l’image numérique est née. Première fonction de traitement d’image, le ‘‘ fenê- trage ’’ montre soit le squelette (c’est à dire ‘‘ le crâne ’’) soit son contenu, l’encéphale, avec son hyperdensité des noyaux gris centraux, après injection iodée (Pl. 1-10). En quelques années, les performances des scanners RX progressent rapidement en vitesse de balayage et de calcul (une seconde), en technologie (balayage spiralé) et en résolution spatiale (quelques centaines de microns). Le traitement d’images et la dissection virtuelle de la tête résument le progrès contemporain, avec la coronarographie virtuelle du cœur et la reproduction de sa cinétique (Pl. 1-11).

Née il y a vingt cinq ans déjà, l’Imagerie par Résonance Magnétique (IRM) a suivi le progrès électronique et informatique . Son imagerie, inoffensive car sans rayonnement, est multi-dimensionnelle (dans tous les plans) et multi-paramétrique (contrairement à l’absorption des RX ou la détection particulaire isotopique, monoparamétrique). Ce caractère multi-paramétrique, né de ses principes physiques (mesures des temps de relaxation T1 et T2, mesures de la densité protonique), explique son ultra sensibilité spécifique. En outre, cette sensibilité est proportionnelle à l’intensité du champ magnétique, aujourd’hui vingt fois plus élevée que l’IRM de nos débuts (0,15 T) à aimant résistif (1983). Ce champ magnétique de 3 Tesla, aujourd’hui, n’est qu’une étape, nous le verrons (Pl. 1-12). De nos jours, près de deux milliards d’explorations encéphaliques, auront exploré, chaque jour, la substance grise et la substance blanche, les ventricules et le liquide cérébro-spinal, les artères et veines, sur la succession des coupes bi-dimensionnelles recueillies chez les patients (Pl. 1-12). L’espace du 3D est l’objet d’un traitement toujours plus accéléré des images, en aval d’une acquisition, difficilement réductible dans la durée de ses séquences d’excitation-relaxation.

IRM, SRM et RMN, imagerie quotidienne, aujourd’hui

La résolution anatomique spatiale de l’IRM 3T est élevée d’un facteur 1,7 en moyenne, en comparaison avec la résolution anatomique à 1,5 Tesla. Les circonstances du milieu environnant, comme sa densité protonique relative, font varier en plus ou moins ce facteur. L’exemple du carrefour orbito-sphénoïdal, tel qu’observé à 3T, rapproché de sa vision neurochirurgicale sous microscope opératoire (à grossissement moyen), démontre la qualité de ce rehaussement anatomique (Pl.1- 13). On en rapproche l’exemple pathologique d’un volumineux adénome à développement supra-sellaire, non secrétant, chez un adulte (Pl.1.14).

La reconstruction tridimensionnelle 3D de l’IRM encéphalique , en routine, démontre sans cesse la variabilité intra-individuelle (hémisphères droit et gauche) et interindividuelle des lobulation, gyration et sulcation de chaque encéphale. Par exemple, le lobe temporal gauche et son sillon parallèle sont toujours différents d’un côté à l’autre, comme le sont les scissures centrales (anciennement de Rolando) et latérales (anciennement de Sylvius) (Pl. 1.15). Ces données, vérifiées chaque jour chez les malades examinés à travers le monde, sont essentielles, avec les données de la variabilité anatomique vasculaire, pour la thérapeutique. Qu’il s’agisse de neurochirurgie stéréotaxique, de radiothérapie ou de chirurgie fonctionnelle de neurostimulation, le progrès qu’apporte cette connaissance individuelle de la macroscopie encéphalique impose son évidence [13].

Il y a 147 ans, Paul Broca, chef du service de chirurgie de l’hôpital Bicêtre (Le Kremlin-Bicêtre), présente à la Société d’Anthropologie le cerveau prélevé chez son patient, surnommé « Tan-Tan », car il est aphasique depuis son hospitalisation, trente ans auparavant. La cavitation du pied du gyrus F3 sur l’hémisphère gauche le conduit à localiser, en cet endroit, l’aire du langage articulé. Conservé intact depuis, ce cerveau de l’aphémie de Broca a fait l’objet d’études Scan RX et IRM successives, récemment publiées dans Brain puis Nature [14] (Pl. 1-16). Le caractère non destructif de l’IRM et son efficacité sur un cerveau formolé depuis plus d’un siècle permettent une approche neuro-anatomique de haute valeur.

La fusion entre les données du Scanner RX (pour le crâne, squelette de la tête à l’exception de la mandibule) et de l’IRM (pour l’encéphale), p. ex., permettent une étude anatomique complète de la région anatomique « tête ». L’animation successive des affichages 3D surfaciques réalise une véritable dissection progressive dont le qualificatif de « virtuel » est souvent employé (Pl.1-17).

L’anatomie vasculaire, céphalique notamment, est une acquisition majeure de l’IRM.

Sans la moindre injection intra-artérielle, avec une simple intraveineuse de solution de Gadolinium, la crosse de l’aorte et les quatre artères à destinée céphalique sont l’apport essentiel de « l’angio-IRM » au bilan d’un accident vasculaire cérébral ischémique transitoire, afin de déceler une sténose athéromateuse, après l’examen échographique Doppler (Pl.1-18). Dans la tête, le polygone artériel de la base de l’encéphale (anciennement hexagone de Willis) est une vision neuve et essentielle de cette approche fonctionnelle, affinée par l’animation (Pl. 1-19). Il en va de même pour la circulation du liquide cérébro-spinal, comme pour oculomotricité (Pl.1-19).

Dans ce dernier cas, la déviation latérale ou verticale des globes oculaires, à l’état normal, met en évidence l’épaississement du chef musculaire des muscles droits agonistes et l’amincissement des antagonistes. Explorer plus avant la pathologie artérielle de l’encéphale met en jeu l’informatique plus lourde des logiciels de navigation endo-artérielle à haute résolution, comme dans l’exemple montré d’ané- vrisme sacciforme, travail en cours de développement (Pl.1-20). Le diagnostic de thrombose de carotide interne, ici droite, est rapide (absence de signal de flux sur la coupe axiale IRM) (Pl.1-62). Il peut (et doit) être complété par une imagerie RM de perfusion cérébrale, élément physiopathologique évolutif important (Pl. 1-22).

Chez le fœtus, les ultrasons constituent la première approche anatomique de l’encéphale, au cours du troisième mois . C’est à partir du sixième mois (vingt-sixième semaine) que l’IRM devient l’exploration de référence dans la situation critique de suspicion malformative cérébrale. La lourde décision d’avortement thérapeutique bénéficie grandement des apports anatomiques de l’IRM. A la naissance, puis pendant les dix-huit premiers mois de la croissance, la myélinisation progressive et sa progression caudo-crânienne est visible comme un haut signal relatif, depuis la moelle allongée (bulbe) jusqu’à la circonvolution frontale ascendante, p. ex., pour le faisceau cortico-spinal, ou encore, par la progression antéro-postérieure de la myéline le long des voies visuelles, jusqu’à l’âge de quatorze mois environ (Pl. 1-23).

La spectroscopie protonique par résonance magnétique (SRM) de la substance blanche de l’encéphale isole les 4 pics essentiels de la myéline normale . Le pic majeur du N-Acétyl-Aspartate (NAA), à droite (1,02 ppm), est suivi de celui, deux fois moins élevé, de la créatine (Cr) à l’état normal. Les pics du Myo Inositol (Myo) et de la Choline (Cho) affinent la sémiologie. Le pic du NAA est effondré (atteinte neuronale) et le pic de la Choline est doublé (inflammation), lors d’une leucoencéphalopathie inflammatoire de type sclérose en plaques comme le montre l’exemple rapporté ici (Pl.1-24) [6,15].

De Peter Brown (1827) et Albert Einstein (1905), dont les travaux sur l’agitation spontanée des molécules d’eau ont inspiré D. Le Bihan, l’imagerie RM de diffusion des molécules d’eau dans l’encéphale est un progrès majeur. Son extrême sensibilité apporte la preuve de l’existence d’un accident vasculaire cérébral ischémique avant toute autre investigation (Pl.1-25). Diffusion et calculs en Tenseur de Diffusion (IRMTD) amènent au calcul d’anisotropie de la substance blanche et de ses axones, engainés de myéline (Pl. 1-26). Ainsi, l’aide d’un codage coloré dans les trois plans, OXYZ, matérialise la reconstruction statistique des directions des faisceaux neuronaux (Pl.1-27). L’image finale devient, alors, p.ex., celle du tractus cortico-spinal (anciennement faisceau pyramidal) qui descend jusqu’à l’extrémité de la moelle épinière (cône terminal en L1). La décussation du chiasma des voies optiques devient accessible in vivo par l’isolement de paquets de deutoneurones visuels, telle que l’IRMTD nous la montre (Pl.1-28) [15]. La réduction unilatérale du paquet axonal des deutoneurones visuels, en cas de glaucome p.ex., est maintenant démontrée (Pl.1-29) [16]. Bien analysables, macroscopiquement, sur certains plans et coupes IRM (Pl.1-30), les tractus axonaux de la substance blanche (Pl.1-31) sont différenciés par la couleur et l’animation : ici, tractus inter-hémisphériques du corps calleux (en orange et rouge), cortico-spinaux (en couleur bleue), les voies visuelles horizontales (en vert) (Pl.1-32).

L’IRM fonctionnelle d’activation, p.ex. des voies visuelles, est analysée par différents logiciels (déterministes ou probabilistes) alors que le type de stimulation (évène- mentiel ou séquentiel), lui-même, peut varier (Pl.1-33). Les localisations corticales de la vision et de ses voies intra-cérébrales, parvo- ou magno-cellulaires, sont illustrées par ce travail sur l’œuvre de Claude Monet. Avant et après chirurgie de la cataracte (jardin de Giverny peint respectivement avant et après la chirurgie de l’œil gauche) ou selon des toiles choisies pour leur évocation dominante respective du contraste (aire V3), du mouvement (aire V5) ou de la couleur (aire V4). L’impressionnisme est bien celui du cerveau, derrière l’œil détecteur (Pl.1-34 et Pl.1-35) [17].

L’étape suivante est celle de la connectivité fonctionnelle visuelle associant les données d’activation à celles de la neurotractographie (Pl.1-36- et Pl.1-37).

La neurochirurgie moderne exploite désormais ces données, quotidiennement, comme dans l’exemple de la tumeur intra-crânienne extra-cérébrale rapportée ici (méningiome) (Pl.1-38). Inséré sur la face gauche de la faux du cerveau, un volumineux processus occupant de l’espace, méningiomateux, apparaît entouré de sa zone d’œdème cérébral réactionnel. Le processus refoule les faisceaux de la substance blanche, bien matérialisés en tractographie. C’est l’IRM fonctionnelle motrice qui montre le refoulement du cortex frontal moteur gauche, en comparaison avec le côté droit. Ces renseignements pré-opératoires guident la décision et la main du neurochirurgien.

Au plan neuro-anatomique fonctionnel pur, le calcul statistique élaboré (analyse en composantes indépendantes vs analyse en composantes principales) offre la vision du bruit de fond, permanent, des réseaux de neurones. La succession des coupes de reconstruction met en évidence la participation de zones inattendues, hors stimulation, dans le cerveau, au repos. Cette neuro-imagerie fonctionnelle des réseaux neuronaux constitue l’avancée la plus prometteuse d’une recherche qui accélère, chaque jour, avec l’espoir de progresser dans la connaissance des mécanismes de la pensée [18, 19].

CONCLUSION

Les ouvrages modernes de neurobiologie renvoient aux bases de cette neuro-imagerie contemporaine [20]. Le progrès technologique constant de l’IRM (champs de 7T, de 9,4 et 15 T pour le petit animal, antennes muti-canaux), les apports de la MagnétoEncéphaloGraphie (MEG), leur association avec l’imagerie de diffusion photonique sont l’ojectif de notre réduction d’échelle d’oservation. Du mm aux 300 microns IRM d’aujourd’hui aux 300 nanomètres du neurone isolé, le temps du progrès va dépasser encore cinq à dix ans, affirme N. Blow dans son bilan 2008 [21]. Cette « limite » n’est autre que celle des mouvements, même infimes et imperceptibles, du sujet vivant. La succession des exposés balaie, maintenant, l’échelle des observations. Laissons conclure Santiago Ramon Y Cajal (1852-1934), Prix Nobel de Médecine (1906), pour résumer ce cheminement scientifique de deux siècles : « (…) Todo hombre puede ser, si se lo propone, escultor de su propio cerebro. (…) » (Tout homme peut être, s’il le veut, le sculpteur de son propre cerveau) [22] , phrase inscrite au frontispice du CHU de

Madrid.

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[2] Zerhouni E.A. — Transforming medicine through discovery. Major trends in Biomedical research. Lecture invitée. Transformer la médecine et la santé par la découverte. Les grandes orientations en recherche biomédicale. Académie Nationale de Médecine, Paris, 3 novembre 2007. Bull. Acad. Natle Méd., 2007, 191 , no 8, 1685-1694.

[3] Kain K. — The first transgenic mice : an interview with Mario CAPECCI. Dis. Model. Mech., 2008, 1 , 4-5, 197-201.

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[5] Agence Régionale de l’Hospitalisation de l’Ile de France (ARHIF). Schéma régional d’organisation sanitaire « Volet Imagerie » 2008. Paris, septembre 2008. Bilan quantifié de l’offre de soins pour les équipements matériels lourds en région Ile de France. Tableaux au 01.04.08. Paris, 01.04.08.

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[21] Blow N. — Neuroscience tools : brain insights. Technology features. Nature Methods , 2008, 5 , 981-987.

[22] Ramon Y., Cajal S. — Reglas y consejos sobre investigation cientifica. Madrid, Espasa Calpe, 12° ed. (1897-), 1991.

ICONOGRAPHIE

Le CD contenant l’iconographie de cette présentation peut être consulté à la Bibliothè- que de l’Académie nationale de médecine et à la Bibliothèque de l’Académie des sciences.

Chaque renvoi est noté de « Pl.1-1 » à « Pl.1-42 ».

The iconography of this presentation can be consulted on CD-ROM at the library of the National Academy of Medicine and the library of the Académie of Sciences. Each referral is noted « Pl.1-1 » to « Pl. 42-1 ».

 

<p>* Membre de l’Académie nationale de médecine Tirés à part : Professeur Emmanuel Alain Cabanis, 9 rue d’Aguesseau, 75008 Paris</p>

Bull. Acad. Natle Méd., 2009, 193, no 4, 837-847, séance du 2 décembre 2008