Sommaire
La croissance persistante du réseau de saillance est liée à la dépression, quel que soit l'état émotionnel
Une étude récente en Nature ont utilisé une cartographie fonctionnelle de précision pour mieux comprendre, au niveau du cerveau, les mécanismes neurobiologiques à l’origine de différents symptômes dépressifs et de changements d’humeur au fil du temps.
Arrière-plan
La dépression est une maladie neuropsychiatrique qui provoque des troubles dans le monde entier. Des décennies de recherche en neuroimagerie montrent des changements mineurs dans la structure et la connectivité du cerveau. Cependant, les chercheurs ont une compréhension limitée des processus qui provoquent des changements d'humeur. Les études en neuroimagerie sont rares.
La cartographie fonctionnelle de précision, un domaine émergent, utilise des données à haute résolution pour découvrir des changements distincts dans la topologie et la connectivité des réseaux cérébraux entre les individus en bonne santé et ceux souffrant de dépression. Cependant, les chercheurs n'ont pas utilisé cette méthode pour la dépression.
À propos de l'étude
L’étude a évalué si la dépression modifie la structure du réseau fonctionnel dans le cerveau et les processus qui régissent les changements d’humeur au fil du temps.
Les chercheurs ont cartographié les réseaux cérébraux fonctionnels de six patients souffrant de dépression unipolaire sévère et échantillonnés avec soin. Ces personnes ont subi 622 minutes d’imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf) multi-échos sur 22 séances. Leur score HDRS17 était de 16, indiquant une dépression moyenne à sévère. L’étude a porté sur 37 personnes en bonne santé qui ont subi 328 minutes d’IRMf sur 12 séances.
Les chercheurs ont validé les résultats à l’aide d’échantillons de personnes déprimées fournis par l’Université de Stanford et Weill Cornell Medicine. Pour mieux comprendre les conséquences de la dépression sur l’architecture fonctionnelle du cerveau, les chercheurs ont examiné de vastes ensembles de données IRM. Les ensembles de données comprenaient 812 témoins, 120 personnes en bonne santé et 299 personnes souffrant de dépression résistante au traitement.
Les classificateurs à vecteur de support linéaire ont séparé les patients dépressifs des témoins sains en fonction de la taille du réseau fonctionnel. Les classificateurs ont utilisé des données de 37 témoins sains et de 141 individus déprimés collectées à partir de plusieurs scanners. Les chercheurs ont étudié si les intrusions ectopiques ou les déplacements de limites provoquaient des changements de réseau de saillance. Ils ont également évalué les effets de la dépression sur les réseaux sensorimoteurs uni- ou hétéromodaux.
Les chercheurs ont quantifié l'empiètement du réseau saillant sur chaque réseau fonctionnel. Ils ont mesuré les connexions entre les nœuds entre les zones envahies et les zones saines. Pour évaluer la stabilité du réseau saillant, ils ont utilisé des moitiés divisées de l'ensemble de données IRMf de chaque individu. Ils ont examiné les changements de taille du réseau saillant chez ceux qui prenaient des antidépresseurs à action rapide. Ces personnes ont reçu une stimulation magnétique transcrânienne répétée (rTMS) pendant six semaines ou une séance intense d'une semaine.
Les chercheurs ont cherché à savoir si les changements dans la taille du réseau de saillance prédisaient la dépression à long terme. Ils ont analysé les données de l’étude ABCD (Adolescent Brain Cognitive Development) portant sur des enfants âgés de 10 à 12 ans ne souffrant pas de dépression majeure et ayant présenté des symptômes dépressifs entre 13 et 14 ans. Ils ont étudié les données SIMD pour déterminer si les variations de la force de connexion fonctionnelle entre les nœuds du réseau de saillance étaient corrélées ou prédisaient les fluctuations de la gravité des symptômes au fil du temps.
Résultats
Le réseau de saillance frontostriatale est deux fois plus étendu chez les personnes déprimées. Ce réseau, qui traite les récompenses et intègre les signaux et réactions autonomes aux objectifs internes et aux exigences environnementales, couvre 73 % de surface corticale en plus que la moyenne chez les personnes dépressives.
L'équipe a reproduit les résultats trois fois dans un échantillon de patients déprimés ayant subi une IRMf (n=135), ainsi que dans des ensembles de données étendus de 299 personnes déprimées et 932 témoins. Ils ont trouvé des résultats comparables lors de tests de validation utilisant différentes stratégies de parcellisation du réseau. Cela a démontré la robustesse des résultats.
Les mouvements des limites du réseau ont été les principaux moteurs de la croissance du réseau de saillance. Le réseau de saillance a empiété sur les réseaux fronto-pariétal, cingulo-operculaire et en mode par défaut de diverses manières. L'élargissement était plus fréquent dans les zones cérébrales contenant moins de myéline intracorticale. Cela a permis une plus grande plasticité synaptique. La taille du réseau de saillance fronto-striée est restée inchangée après un traitement antidépresseur.
La croissance du réseau de saillance était constante au fil du temps, quel que soit l'état émotionnel. L'élargissement était également important chez les jeunes avant l'apparition tardive des symptômes dépressifs pendant l'adolescence.
Des examens longitudinaux d'individus scannés au maximum 62 fois en 18 mois ont révélé des altérations dépendantes de l'humeur dans les connexions striatales avec les nœuds insulaires et cingulaires antérieurs du réseau de saillance. Ce réseau a surveillé les changements d'anxiété et d'anhédonie. Il a prédit l'apparition des symptômes anhédoniques lors des visites ultérieures. Les classificateurs de machines à vecteurs de support ont distingué les patients dépressifs des témoins sains avec une précision de 78 %.
Conclusion
L'étude a montré que l'élargissement du réseau de saillance frontostriatale est une caractéristique constante chez les personnes atteintes de dépression sévère, mais qu'il ne prédit pas les épisodes dépressifs. L'intensité ou la chronicité des symptômes n'est pas liée à l'élargissement du réseau de saillance. L'étude a identifié une structure de réseau de type caractéristique dans le cerveau qui peut augmenter le risque de dépression.
Les chercheurs ont également identifié des altérations de la connectivité liées à l’humeur dans les circuits du réseau frontostriatal qui permettent d’estimer l’apparition et la réduction de la dépression au fil du temps. Les études futures devraient tester la spécificité des résultats pour différentes psychopathologies et également évaluer leur valeur clinique.
