Résumé: La technologie de neuroimagerie a permis aux chercheurs de capturer l'activité de la microglie et des astrocytes dans le cerveau. Les chercheurs ont pu quantifier les altérations de la morphologie de différentes populations cellulaires impliquées dans la neuroinflammation.

La source: La SCCI

Les recherches menées dans les laboratoires dirigés par le Dr Silvia de Santis et le Dr Santiago Canals, tous deux de l'Institut des neurosciences UMH-CSIC (Alicante, Espagne), ont permis de visualiser pour la première fois et de manière très détaillée l'inflammation cérébrale par diffusion -imagerie par résonance magnétique pondérée.

Cette « radiographie » détaillée de l'inflammation ne peut pas être obtenue avec l'IRM conventionnelle, mais nécessite des séquences d'acquisition de données et des modèles mathématiques particuliers.

Une fois la méthode mise au point, les chercheurs ont pu quantifier les altérations de la morphologie des différentes populations cellulaires impliquées dans le processus inflammatoire dans le cerveau. 

Une stratégie innovante développée par les chercheurs a rendu possible cette importante percée, qui est publiée aujourd'hui dans la revue Les progrès de la science et qui peuvent être cruciales pour changer le cours de l'étude et du traitement des maladies neurodégénératives.

La recherche, dont le premier auteur est Raquel Garcia-Hernández, démontre que l'IRM pondérée en diffusion peut détecter de manière non invasive et différentielle l'activation de la microglie et des astrocytes, deux types de cellules cérébrales qui sont à la base de la neuroinflammation et de sa progression.

Les maladies cérébrales dégénératives telles que la maladie d'Alzheimer et d'autres démences, la maladie de Parkinson ou la sclérose en plaques sont un problème urgent et difficile à résoudre. L'activation soutenue de deux types de cellules cérébrales, la microglie et les astrocytes, entraîne une inflammation chronique du cerveau qui est l'une des causes de la neurodégénérescence et contribue à sa progression.

Cependant, il existe un manque d'approches non invasives capables de caractériser spécifiquement l'inflammation cérébrale in vivo. L'étalon-or actuel est la tomographie par émission de positrons (TEP), mais elle est difficile à généraliser et est associée à l'exposition aux rayonnements ionisants, de sorte que son utilisation est limitée dans les populations vulnérables et dans les études longitudinales, qui nécessitent l'utilisation de la TEP à plusieurs reprises sur une période d'années, comme c'est le cas dans les maladies neurodégénératives.

Un autre inconvénient du PET est sa faible résolution spatiale, ce qui le rend inadapté à l'imagerie de petites structures, avec l'inconvénient supplémentaire que les radiotraceurs spécifiques à l'inflammation sont exprimés dans plusieurs types de cellules (microglie, astrocytes et endothélium), ce qui rend impossible leur différenciation.

Face à ces inconvénients, l'IRM pondérée en diffusion a la capacité unique d'imager la microstructure cérébrale in vivo de manière non invasive et avec une haute résolution en capturant le mouvement aléatoire des molécules d'eau dans le parenchyme cérébral pour générer un contraste dans les images IRM.

STRATÉGIE INNOVANTE

Dans cette étude, des chercheurs de l'Institut des neurosciences UMH-CSIC ont développé une stratégie innovante qui permet l'imagerie de l'activation des microglies et des astrocytes dans la matière grise du cerveau à l'aide de l'imagerie par résonance magnétique pondérée en diffusion (dw-MRI).

« C'est la première fois qu'il est démontré que le signal de ce type d'IRM (dw-MRI) peut détecter l'activation des microglies et des astrocytes, avec des empreintes spécifiques pour chaque population cellulaire. Cette stratégie que nous avons utilisée reflète les changements morphologiques validés post-mortem par immunohistochimie quantitative », notent les chercheurs.

Ils ont également montré que cette technique est sensible et spécifique pour détecter l'inflammation avec et sans neurodégénérescence, de sorte que les deux conditions peuvent être différenciées. De plus, il permet de discriminer l'inflammation et la démyélinisation caractéristiques de la sclérose en plaques.

Ce travail a également pu démontrer la valeur translationnelle de l'approche utilisée dans une cohorte d'humains sains à haute résolution, « dans laquelle nous avons effectué une analyse de reproductibilité. L'association significative avec des modèles de densité de microglie connus dans le cerveau humain soutient l'utilité de la méthode pour générer des biomarqueurs gliales fiables.

« Nous pensons que la caractérisation, à l'aide de cette technique, des aspects pertinents de la microstructure tissulaire au cours de l'inflammation, de manière non invasive et longitudinale, peut avoir un impact considérable sur notre compréhension de la physiopathologie de nombreuses affections cérébrales, et peut transformer les pratiques diagnostiques actuelles et les stratégies de surveillance du traitement des maladies neurodégénératives. maladies », souligne Silvia de Santis.

Pour valider le modèle, les chercheurs ont utilisé un paradigme établi d'inflammation chez le rat basé sur l'administration intracérébrale de lipopolysaccharide (LPS). Dans ce paradigme, la viabilité et la morphologie neuronales sont préservées, tout en induisant, dans un premier temps, l'activation de la microglie (les cellules du système immunitaire du cerveau), et de manière différée, une réponse astrocytaire.

Cela montre des scintigraphies cérébrales de l'étude
Des chercheurs de l'Institut des neurosciences UMH-CSIC ont développé une stratégie innovante qui permet l'imagerie de l'activation des microglies et des astrocytes dans la matière grise du cerveau à l'aide de l'imagerie par résonance magnétique pondérée en diffusion (dw-MRI). Crédit : IN-CSIC-UMH

Cette séquence temporelle d'événements cellulaires permet de dissocier transitoirement les réponses gliales de la dégénérescence neuronale et d'étudier la signature de la microglie réactive indépendamment de l'astrogliose.

Pour isoler l'empreinte de l'activation des astrocytes, les chercheurs ont répété l'expérience en prétraitant les animaux avec un inhibiteur qui supprime temporairement environ 90 % de la microglie.

Par la suite, en utilisant un paradigme établi de dommages neuronaux, ils ont testé si le modèle était capable de démêler les «empreintes» neuroinflammatoires avec et sans neurodégénérescence concomitante.

«Ceci est essentiel pour démontrer l'utilité de notre approche en tant que plate-forme pour la découverte de biomarqueurs de l'état inflammatoire dans les maladies neurodégénératives, où l'activation de la glie et les dommages neuronaux sont des acteurs clés», précisent-ils.

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Enfin, les chercheurs ont utilisé un paradigme établi de démyélinisation, basé sur l'administration focale de lysolécithine, pour démontrer que les biomarqueurs développés ne reflètent pas les altérations tissulaires fréquemment retrouvées dans les troubles cérébraux.

À propos de cette actualité de la recherche en neuroimagerie

Author: Alda Olafsson
La source: La SCCI
Contact : Alda Olafsson – CSIC
Image: L'image est créditée à IN-CSIC-UMH

Recherche originale: Libre accès.
"Cartographie de l'activation de la microglie et des astrocytes in vivo à l'aide de l'IRM de diffusion" par Raquel Garcia-Hernández et al. Les progrès de la science


Abstrait

Cartographie de l'activation de la microglie et des astrocytes in vivo par IRM de diffusion

Alors que la glie est de plus en plus impliquée dans la physiopathologie des troubles psychiatriques et neurodégénératifs, les méthodes disponibles pour l'imagerie de ces cellules in vivo impliquent soit des procédures invasives, soit des radiotraceurs de tomographie par émission de positrons, qui offrent une faible résolution et spécificité.

Ici, nous présentons une méthode non invasive d'imagerie par résonance magnétique (IRM) pondérée en diffusion pour imager les changements dans la morphologie de la glie.

À l'aide de modèles de neuroinflammation, de dégénérescence et de démyélinisation chez le rat, nous démontrons que l'IRM pondérée en diffusion porte une empreinte digitale de l'activation de la microglie et des astrocytes et que les signatures spécifiques de chaque population peuvent être quantifiées de manière non invasive.

La méthode est sensible aux modifications de la morphologie et de la prolifération gliales, fournissant un compte rendu quantitatif de la neuroinflammation, indépendamment de l'existence d'une perte neuronale concomitante ou d'une lésion démyélinisante.

Nous prouvons la valeur translationnelle de l'approche montrant des associations significatives entre l'IRM et les marqueurs histologiques de la microglie chez l'homme.

Ce cadre a le potentiel de transformer la recherche fondamentale et clinique en clarifiant le rôle de l'inflammation dans la santé et la maladie.

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À propos de l’auteur

Tommy E. Junkins

Chef des écrivains

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