Le "cognitome": un nouveau regard sur l'épilepsie
Publié par Isabelle le 06/12/2019 à 14:00
Source: CNRS INSB

© Elise Roger et Monica Baciu
Ces dernières années, un nombre croissant de recherches s'est focalisé sur la caractérisation de l'architecture cérébrale, ou la connectivité entre les zones du cerveau, appelée également connectome. Pour mieux comprendre comment ce connectome est reconfiguré chez des individus souffrant d'épilepsie, les chercheurs ont utilisé l'IRM fonctionnelle (En mathématiques, le terme fonctionnelle se réfère à certaines fonctions. Initialement, le terme désignait les fonctions qui en prennent d'autres en argument. Aujourd'hui, le terme a...) et démontré chez les patients une large perturbation du connectome, remarquablement liée à leurs difficultés cognitives. Les résultats obtenus apportent un nouvel éclairage sur le fonctionnement et le dysfonctionnement du cerveau (Le cerveau est le principal organe du système nerveux central des animaux. Le cerveau traite les informations en provenance des sens, contrôle de nombreuses fonctions du corps, dont la motricité...), dont les retombées sont importantes tant sur le plan de la recherche fondamentale (La recherche fondamentale regroupe les travaux de recherche scientifique n'ayant pas de finalité économique déterminée au moment des travaux. On oppose en général la recherche fondamentale à la recherche appliquée. Cette...) qu'appliquée. Ce travail est publié dans la revue Human Brain Mapping.

Comprendre le fonctionnement et les capacités cognitives humaines reste un enjeu majeur pour les neurosciences (Les neurosciences correspondent à l'ensemble de toutes les disciplines biologiques et médicales qui étudient tous les aspects, tant normaux que pathologiques, des neurones et du...) cognitives, qui fascine et interroge. L'étude des conséquences "neurocognitives" (i.e. modifications du cerveau en lien avec la cognition) en cas de pathologie (La pathologie, terme provenant du Grec ancien, est littéralement le discours, la rationalité (λογία logos) sur la souffrance (πάθος pathos), et...) neurologique, est une manière d'aborder cette question du fonctionnement cérébral.

Les chercheurs se sont intéressés aux répercussions neurocognitives d'une forme spécifique d'épilepsie appelée temporo-mésiale, dont les crises prennent leur origine dans une région clé du cerveau: l'hippocampe. Ils ont cherché à comprendre (1) si le fonctionnement cérébral et le connectome sont modifiés chez ces patients ; et (2) si ces modifications peuvent être mises en relation avec leurs troubles cognitifs.

Pour identifier ces reconfigurations de réseaux cérébraux, des approches mathématiques (Les mathématiques constituent un domaine de connaissances abstraites construites à l'aide de raisonnements logiques sur des concepts tels que les nombres, les figures, les structures et les transformations. Les...) spécifiques (la théorie (Le mot théorie vient du mot grec theorein, qui signifie « contempler, observer, examiner ». Dans le langage courant, une théorie est une idée ou une connaissance spéculative, souvent basée sur...) des graphes) ont été utilisées. Cette méthode permet de considérer le cerveau comme un vaste réseau (Un réseau informatique est un ensemble d'équipements reliés entre eux pour échanger des informations. Par analogie avec un filet (un réseau est un « petit rets », c'est-à-dire un petit filet), on appelle nœud...) complexe (i.e. un connectome), avec des noeuds et des arrêtes reliant ces noeuds. Les noeuds peuvent symboliser différentes régions cérébrales et les arrêtes peuvent représenter les informations qui transitent entre ces régions.

Les résultats montrent que par rapport aux individus sains, les patients épileptiques présentent une large reconfiguration de réseaux cérébraux, avec une perturbation de certains noeuds considérés majeurs - ou hubs - qui assurent le traitement efficace des informations pour le langage et la mémoire (D'une manière générale, la mémoire est le stockage de l'information. C'est aussi le souvenir d'une information.). Par ailleurs, ces modifications sont fortement liées aux compétences de langage et de mémoire de ces patients.

L'ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une multitude qui peut être comprise comme un tout »,...) de ces résultats permet de mieux comprendre les reconfigurations de l'architecture (L’architecture peut se définir comme l’art de bâtir des édifices.) cérébrale en contexte (Le contexte d'un évènement inclut les circonstances et conditions qui l'entourent; le contexte d'un mot, d'une phrase ou d'un texte inclut les mots qui l'entourent. Le concept de contexte issu traditionnellement de...) épileptique, qu'on appelle également neuroplasticité, et d'enrichir les connaissances sur le cerveau et sur la clinique de l'épilepsie. La relation causale entre les déficits cognitifs de langage et de mémoire chez ces patients et l'architecture cérébrale reste à définir mais cerveau et fonction semblent fortement interconnectés. Ceci justifierait d'étendre le concept de "connectome" utilisé ces dernières années, à une notion plus large de "cognitome" qui ne se concentre pas uniquement sur l'architecture du cerveau mais aussi sur les conséquences et implications de l'architecture sur la cognition.


(A) à droite, illustration du réseau cérébral langage-et-mémoire (Language-and-Memory Network = LMN) utilisé pour étudier le connectome fonctionnel des sujets épileptiques versus non-épileptiques (sujets contrôles) ; à gauche, un exemple de matrices de connectivité entre les régions du LMN, basées sur les signaux IRM fonctionnelle. Des connectomes cérébraux ainsi que des mesures spécifiques sur ces connectomes peuvent en être dérivés.
(B) à gauche, modifications principales de la connectivité de certaines régions clés du connectome (gyri frontaux inférieurs et complexes hippocampiques) chez les patients atteints d'épilepsie temporo-mésiale de l'hémisphère cérébral gauche ; à droite, modifications principales pour les patients atteints d'épilepsie temporo-mésiale de l'hémisphère droit. Note: régions cérébrales en bleu (Bleu (de l'ancien haut-allemand « blao » = brillant) est une des trois couleurs primaires. Sa longueur d'onde est comprise approximativement entre 446 et 520 nm. Elle varie en...) = diminution de la connectivité (hypo-connectivité) chez les patients, par rapport aux sujets contrôles. Régions cérébrales en rouge (La couleur rouge répond à différentes définitions, selon le système chromatique dont on fait usage.): augmentation de la connectivité (hyper-connectivité).
© Elise Roger et Monica Baciu.

Pour en savoir plus:
Hubs disruption in mesial temporal lobe epilepsy. A resting-state fMRI study on a language-and-memory network.
Roger E, Pichat C, Torlay L, David O, Renard (Renard est un terme ambigu qui désigne le plus souvent en français certains canidés du genre Vulpes, proches du loup et du chien. Mais, par similitude...) F, Banjac S, Attyé A, Minotti L, Lamalle L, Kahane P, Baciu M.
Hum Brain Mapp. 2019 Nov 13. doi: 10.1002/hbm.24839. [Epub ahead of print]

Illustration du réseau cérébral langage-et-mémoire (Language-and-Memory Network = LMN) utilisé pour étudier le connectome fonctionnel des sujets épileptiques versus non-épileptiques (sujets contrôles).

Contacts chercheuses:
- Élise Roger - Doctorante au laboratoire de psychologie et neurocognition (CNRS / Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission (études supérieures). Aux États-Unis, au moment...) Grenoble Alpes ) -
elise.roger at univ-grenoble-alpes.fr
- Monica Baciu - Professeur en Neurosciences cognitives au laboratoire de psychologie et neurocognition (CNRS / Université Grenoble Alpes)
- monica.baciu at univ-grenoble-alpes.fr
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