Comment l'âge, le sexe et l’alternance jour/nuit modulent la connectivité cérébrale
En étudiant par IRM fonctionnelle le cerveau de souris mâles et femelles, une équipe du Centre de résonance magnétique biologique et médicale a mis en évidence l'impact du sexe, de l'âge et des conditions d'éclairage sur les connexions existant à l’état de repos entre différentes aires cérébrales impliquées dans diverses fonctions comme la consolidation de la mémoire et le retraitement de données visuelles ou auditives. Ces résultats sont publiés dans la revue NeuroImage.
À l’état de repos, c’est-à-dire en absence de stimuli externes ou de tâches effectuées par l'individu, certains groupes de neurones présentent une activité synchrone résultant de connexions avec d’autres aires cérébrales. La cartographie de ces différentes connexions est composée de réseaux fonctionnels dits "de repos" et constitue le connectome fonctionnel. Ces réseaux, qui sont impliqués dans des fonctions telles que la consolidation de la mémoire ou le retraitement de données visuelles ou auditives, évoluent au cours de la vie et peuvent être altérés par des maladies neurologiques. C'est pourquoi ces facteurs devraient être pris en compte pour interpréter correctement des images d'IRM fonctionnelle (IRMf), notamment lorsqu'il s'agit d'établir un traitement pour des patients atteints de maladies neurologiques, ou victimes d'un AVC.
Une équipe du Centre de résonance magnétique biologique et médicale (CRMBM, CNRS/Aix-Marseille Université), en collaboration avec l'Institut de neurosciences des systèmes (INS, Aix-Marseille Université/Inserm), a réalisé une étude pilote qui révèle l'impact du sexe, de l'âge et de l'alternance jour/nuit, sur la connectivité cérébrale de souris au repos, observée par IRMf. L’IRMf, sensible aux variations locales de flux et d’oxygénation du sang induites par l’activation des neurones, permet de mettre en évidence les réseaux de neurones activés simultanément à l’état de repos. Des souris adultes mâles et femelles, âgées de 5 et 14 mois, ont été examinées par IRMf de repos à quatre moments du cycle jour/nuit (10h00, 16h00, 21h00, 04h00). Les résultats ont révélé 16 réseaux fonctionnels de l’état de repos, dont 5 nouveaux, et démontrent l'influence des variables étudiées sur le connectome fonctionnel des souris. Ainsi, les images d'IRMf ont montré que l'activité d'un réseau impliqué dans la mémorisation était plus forte chez les souris mâles que chez les souris femelles (toutes âgées de 5 mois), indépendamment des conditions de lumière. Par ailleurs, chez les souris femelles âgées de 14 mois (l'expérience n'a pu être réalisée avec des mâles), on constate une augmentation significative de l'activité de la glande pinéale durant les périodes d'obscurité. La glande pinéale contrôle la production de la mélatonine, hormone qui joue un rôle central dans la régulation des rythmes biologiques.
Cette première étude démontre la nécessité de prendre en compte, dans l'interprétation des images d'IRMf au repos, des paramètres tels que l'âge, le sexe et l’alternance jour/nuit des souris utilisées en recherche comme modèles d’étude des altérations du connectome fonctionnel dans des maladies comme l’épilepsie ou la maladie d'Alzheimer.
(C) Le réseau sensorimoteur impliqué dans la perception sensorielle et l’activité motrice est l’un des réseaux fonctionnels connu, retrouvé dans l’étude du CRMBM.
(D) Exemple montrant l’effet du sexe sur un des nouveaux réseaux identifiés par le CRMBM : augmentation de l’activité cérébrale dans les structures liées à la mémoire chez les mâles en comparaison des femelles à 5 mois, indépendamment de la condition d’éclairage . CL = condition lumineuse, CN = condition nocturne, Hippo = hippocampe, Mes = mésencéphale, Th = thalamus, Vis = cortex visuel, Cerv = cervelet.
© Armelle Lokossou, CRMBM/INS
Références
Impact of the day/night cycle on functional connectome in ageing male and female mice.
Houéfa Armelle Lokossou, Giovanni Rabuffo, Monique Bernard, Christophe Bernard, Angèle Viola, Teodora-Adriana Perles-Barbacaru.
NeuroImage, 15 April 2024, 120576.
https://doi.org/10.1016/j.neuroimage.2024.120576
Article consultable sur la base d’archives ouvertes HAL