Longitudinal Reorganization of Cortical and Cerebellar Functional Networks in Spinocerebellar Ataxia Type 7

Imaginez que votre cerveau ne soit pas seulement une masse unique de matière grise, mais une ville bouillonnante avec des millions de citoyens (des neurones) qui discutent constamment sur un immense réseau téléphonique. Dans une ville saine, différents quartiers ont leurs propres clubs locaux (comme le « District Moteur » pour la marche ou le « District Visuel » pour la vue) qui communiquent entre eux de manière très organisée. Parfois, le quartier du « Mode par Défaut », là où votre esprit vagabonde quand vous rêvassez, discute un tout petit peu avec le quartier « Visuel ». Mais dans certaines maladies, les lignes téléphoniques s'emmêlent, les signaux sont brouillés, ou des quartiers entiers se mettent à hurler les uns aux autres alors qu'ils devraient chuchoter. C'est le monde de la connectivité fonctionnelle : une façon pour les scientifiques d'écouter le bavardage de fond du cerveau pour voir comment ses différentes parties travaillent ensemble.

Une maladie spécifique qui détraque cette ville est appelée l'Ataxie Spinocérébelleuse de type 7 (SCA7). Considérez le cervelet comme la « tour de l'équilibre et de la coordination » de la ville. Dans la SCA7, cette tour commence à s'effondrer, provoant des trébuchements et une perte d'équilibre chez les personnes atteintes. Mais voici le rebondissement : cette maladie est unique car elle attaque également le « District Visuel », causant des problèmes de vision. Pendant longtemps, les scientifiques pensaient que la SCA7 n'était qu'un problème avec la tour de l'équilibre. Mais cette nouvelle étude pose une question plus vaste : à mesure que la tour s'effondre avec le temps, le reste du réseau téléphonique de la ville reste-t-il le même, ou est-il complètement recâblé ? Et peut-on écouter ces appels téléphoniques pour prédire l'état de santé d'une personne ?

L'histoire du cerveau recâblé

Dans cette étude, une équipe de chercheurs a agi comme des détectives écoutant les lignes téléphoniques du cerveau sur une longue période. Ils ont suivi 16 personnes atteintes de SCA7 et 16 amis en bonne santé (qui correspondaient en âge et en milieu social) pendant environ deux ans. Ils ont visité ces groupes à trois reprises, prenant des « instantanés » de l'activité cérébrale pendant que ces derniers restaient simplement assis, les yeux fermés, laissant leur esprit vagabonder. Ils ont utilisé une machine spéciale appelée scanner IRMf pour voir quelles parties du cerveau communiquaient entre elles.

Les chercheurs ont constaté que le groupe SCA7 allait effectivement de plus en plus mal. Leurs scores d'équilibre (mesurés par un test appelé SARA) augmentaient de manière significative, ce qui signifie que leur coordination déclinait. Leurs scores cognitifs (MoCA et MMSE) ont également légèrement baissé. Mais la véritable histoire se trouvait dans les lignes téléphoniques.

Le District Visuel prend les commandes

La découverte la plus surprenante a été que le réseau Visuel (la partie du cerveau qui traite ce que vous voyez) était le système le plus systématiquement détraqué. Même si la maladie est célèbre pour détruire la tour de l'équilibre, la partie visuelle du cerveau était celle qui montrait les appels téléphoniques les plus chaotiques tout au long de l'étude.

Au fil du temps, le cerveau ne s'est pas contenté de devenir plus silencieux ; il est devenu étrangement plus bruyant dans les mauvais endroits.

• Le mélange « Rêverie » et « Vision » : Chez les personnes en bonne santé, le réseau du « Mode par Défaut » (rêverie) et le réseau « Visuel » gardent généralement une distance respectueuse. Mais dans le groupe SCA7, ces deux réseaux ont commencé à discuter de plus en plus entre eux au fil des deux années. À la fin de l'étude, ils étaient pratiquement inséparables, signe que le cerveau peinait à maintenir la séparation de ses quartiers.
• Les nouveaux voisins de la Tour de l'Équilibre : Les chercheurs ont également observé que le réseau « Somatomoteur » (qui contrôle le mouvement) a commencé à avoir des conversations étranges et intenses avec le réseau « Cérébelleux de l'Attention Dorsale » (une partie de la tour de l'équilibre). Dans le groupe SCA7, cette connexion a grimpé et chuté selon un schéma étrange que les personnes en bonne santé ne présentaient pas.

La ville devient de plus en plus désordonnée

Dès le début de l'étude, le groupe SCA7 présentait déjà des lignes téléphoniques brisées par rapport au groupe témoin. Mais au cours des deux années, les problèmes ne se sont pas limités à la tour de l'équilibre ou au district visuel. Le chaos s'est propagé. Lors de la dernière visite, le « bruit » s'était répandu dans presque toutes les parties de la ville, y compris les connexions entre la couche externe du cerveau et le cervelet, et même entre différentes parties du cervelet lui-même. C'était comme si la maladie avait commencé dans quelques quartiers spécifiques, mais qu'elle finissait par provoquer un embouteillage à l'échelle de toute la ville, où chaque district criait après tous les autres.

Un ordinateur peut-il repérer la maladie ?

Les chercheurs ont ensuite demandé à un ordinateur d'agir comme un détective. Ils ont nourri l'ordinateur avec les données sur qui parlait à qui (la connectivité fonctionnelle) et lui ont demandé de deviner : « Cette personne est-elle en bonne santé ou souffre-t-elle de la SCA7 ? »

L'ordinateur a été incroyablement efficace. En utilisant une méthode appelée régression logistique, il a correctement identifié les patients atteints de SCA7 dans 96,4 % des cas. Il était si précis qu'il n'a commis qu'une seule erreur sur 32 personnes. Les caractéristiques que l'ordinateur a utilisées pour faire ces prédictions étaient précisément les lignes téléphoniques désordonnées que les scientifiques avaient découvertes : les connexions bizarres entre les réseaux Visuel, le Mode par Défaut et Cérébelleux. Cela suggère que l'écoute du bavardage de fond du cerveau est un moyen puissant de détecter la maladie, et même plus efficace que l'observation des symptômes.

Ce que cela signifie

L'article suggère que la SCA7 n'est pas seulement une maladie de la tour de l'équilibre ; c'est une maladie qui recâble tout le réseau de communication du cerveau. Le système visuel semble être le signal d'alerte précoce le plus sensible, et à mesure que la maladie progresse, l'organisation du cerveau devient de plus en plus chaotique. Bien que l'étude soit de petite taille et doive être testée sur plus de personnes pour être certaine, elle offre un nouvel outil porteur d'espoir : en cartographiant ces lignes téléphoniques, les médecins pourraient un jour être capables de suivre la vitesse de progression de la maladie et de voir si les nouveaux traitements aident à réparer le câblage. Le cerveau essaie de s'adapter, mais dans la SCA7, l'adaptation ressemble plus à une surtension généralisée dans toute la ville qu'à une réparation utile.