Des chercheurs de l'Institut Mark et Mary Stevens Neuroimaging and Informatics (Stevens INI) de la Keck School of Medicine of USC ont développé une technique d'imagerie cérébrale révolutionnaire qui révèle comment les minuscules vaisseaux sanguins dans le pouls du cerveau à chaque rythme cardiaque qui peuvent contenir des indices de vieillissement et de maladies telles que Alzheimer.
L'étude, publiée dans Recherche cardiovasculaire de la natureintroduit la première méthode non invasive pour mesurer la « pulsatilité volumétrique microvasculaire » – l'expansion rythmique et la contraction des plus petits vaisseaux vivants du cerveau. En utilisant l'imagerie par résonance magnétique à ultra-haut 7T (IRM), l'équipe a montré que ces impulsions de microvaisseaux augmentent avec l'âge, en particulier dans la substance blanche profonde du cerveau, une région critique pour la communication entre les réseaux cérébraux. À mesure que les gens vieillissent, cette matière blanche est particulièrement sensible à l'approvisionnement en sang réduit des artères distales, les vaisseaux sanguins qui éloignent le sang du cœur et dans les parties les plus éloignées du corps. L'augmentation des impulsions de microvaisseaux peut perturber les systèmes du cerveau, éventuellement accélérer la perte de mémoire et la maladie d'Alzheimer.
La pulsation artérielle est comme la pompe naturelle du cerveau, aidant à déplacer les liquides et à nettoyer les déchets. Notre nouvelle méthode nous permet de voir, pour la première fois chez les gens, comment les volumes de ces minuscules vaisseaux sanguins changent avec le vieillissement et les facteurs de risque vasculaires. Cela ouvre de nouvelles voies pour étudier la santé du cerveau, la démence et la maladie des petits vaisseaux. «
Danny JJ Wang, PhD, professeur de neurologie et de radiologie à la Keck School of Medicine et auteur principal de l'étude
Pendant des décennies, les chercheurs savent que la raideur et la pulsatilité des artères importantes sont liées à des accidents vasculaires cérébraux, à la démence et à des maladies de petits vaisseaux. Mais jusqu'à présent, il a été presque impossible de mesurer ces pulsations dans les plus petits vaisseaux du cerveau sans méthodes invasives utilisées uniquement dans les études animales.
L'innovation de l'équipe USC combine deux approches avancées d'IRM-Occupation spatiale vasculaire (VASO) et l'étiquetage du spin artériel (ASL)-pour suivre les changements de volume subtils dans les microvaisseaux au cours du cycle cardiaque. Les chercheurs ont confirmé que les adultes plus âgés présentent des pulsations microvasculaires accrues dans la substance blanche profonde par rapport aux jeunes adultes, et que l'hypertension amplifie encore ces changements. « Ces résultats fournissent un lien manquant entre ce que nous voyons dans l'imagerie des grands vaisseaux et les dommages microvasculaires que nous observons dans le vieillissement et la maladie d'Alzheimer », a déclaré l'auteur principal Fanhua Guo, PhD, qui est chercheur postdoctoral dans le laboratoire de Wang.
Une pulsatilité vasculaire excessive peut altérer la fonction du «système glymphatique» du cerveau, un réseau nouvellement reconnu qui élimine les déchets comme les protéines bêta-amyloïdes qui s'accumulent dans la maladie d'Alzheimer. Au fil du temps, la circulation des fluides perturbée pourrait accélérer le déclin cognitif.
« Être capable de mesurer ces minuscules impulsions vasculaires in vivo est un pas en avant essentiel », a déclaré Arthur W. Toga, PhD, directeur de Stevens Ini. « Cette technologie fait non seulement progresser notre compréhension du vieillissement cérébral, mais est également prometteuse pour le diagnostic précoce et la surveillance des troubles neurodégénératifs. »
Les chercheurs explorent comment la méthode pourrait être adaptée pour une utilisation clinique plus large, y compris sur des scanners IRM 3T plus couramment disponibles. Les études futures testeront si la pulsatilité volumétrique microvasculaire prédit les résultats cognitifs et si elle peut servir de biomarqueur à une intervention précoce dans la maladie d'Alzheimer et des conditions connexes.
« Ce n'est que le début », a déclaré Wang. « Notre objectif est de faire passer cela des laboratoires de recherche dans la pratique clinique, où il pourrait guider le diagnostic, la prévention et les stratégies de traitement pour des millions à risque de démence. »
À propos de l'étude
En plus de Wang, les autres auteurs de l'étude sont Fanhua Guo, Chenyang Zhao, Qinyang Shou, Kay Jann et Xingfeng Shao de Stevens Ini et Ning Jin de Siemens Healthcare.
Cette recherche a été soutenue par les subventions National Institutes of Health (NIH) UF1-NS100614, S10-OD025312, R01-600 NS114382, R01-EB032169, RF1AG084072, R01-EB02829, R01-NS134712 et R01-NS121040.
