Dans une étude récente publiée dans Natureles chercheurs ont créé un atlas numérique complet de la maturation cérébrale fœtale à partir d’une grande cohorte, détaillant la croissance structurelle et le repliement depuis le début de la grossesse jusqu’à deux ans après la naissance, et ont proposé une référence pour le développement typique du cerveau.
Étude: Maturation cérébrale fœtale spatio-temporelle normative avec développement satisfaisant à 2 ans. Crédit d’image : PeopleImages.com – Yuri A/Shutterstock.com
Arrière-plan
Le développement du cerveau fœtal humain, la cartographie de son organisation structurelle en fonction, a été exploré principalement à l’aide de données post-mortem. Ces informations ont mis en évidence une progression programmée du repliement et de la croissance corticale, commençant principalement au deuxième trimestre.
Cette croissance est marquée par une complexité croissante des structures de la surface corticale et des changements continus après la naissance. Les événements cellulaires sous-jacents sont essentiels à la spécialisation fonctionnelle à l’âge adulte. Les perturbations de ces premiers processus peuvent entraîner des malformations importantes et une perte de fonctionnalité, comme on le voit dans les infections par le virus Zika.
Bien que les études d’imagerie par résonance magnétique (IRM) confirment les données post-mortem et mettent en évidence les schémas de développement, elles sont limitées par la petite taille des échantillons et les méthodes incohérentes ; Pendant ce temps, l’échographie bidimensionnelle traditionnelle (US 2D) fournit des informations mais manque de cartographie complète et à grande échelle de la maturation cérébrale fœtale à l’échelle internationale.
Des recherches plus approfondies sont essentielles pour comprendre les implications des écarts par rapport à cet atlas normatif de la maturation cérébrale fœtale sur les résultats cognitifs et développementaux à long terme.
À propos de l’étude
Entre 2009 et 2016, le projet INTERGROWTH-21st a collecté des échographies tridimensionnelles de têtes fœtales dans huit zones urbaines du monde. Seules les femmes ayant une grossesse à faible risque commençant des soins prénatals avant la 14e semaine ont été incluses.
Grâce à un protocole strict, 899 singletons en bonne santé ont été scannés et, après la naissance, leur croissance a été comparée aux normes de l’Organisation mondiale de la santé (OMS). À l’âge de deux ans, les enfants ont subi une évaluation complète du développement neurologique à l’aide de l’outil INTER-NDA mondialement reconnu.
L’étude a soigneusement sélectionné des images américaines de haute qualité, mettant l’accent sur les structures cérébrales discernables. Ces images ont subi un alignement, une extraction cérébrale et une amélioration structurelle à l’aide de réseaux neuronaux convolutifs et d’ajustements manuels.
Grâce à une segmentation manuelle et automatisée, la recherche a produit un atlas 4D détaillant le développement du cerveau fœtal à travers les âges gestationnels.
L’étude a observé l’asymétrie de l’hémisphère cérébral chez les fœtus. La plupart des images présentaient l’hémisphère gauche, s’alignant sur le positionnement fœtal connu in utero. Une seule zone cérébrale présentait une asymétrie de volume significative entre les hémisphères.
À mesure que le cerveau du fœtus se développait, une variabilité accrue entre les participants a été notée. L’étude a été menée de manière éthique, avec des résultats et des outils disponibles sur GitHub.
Résultats de l’étude
Des images volumétriques américaines provenant de huit sites d’étude internationaux ont fourni un aperçu complet du cerveau fœtal humain à une résolution submillimétrique. Le projet a incorporé 1 059 volumes américains 3D provenant de 899 fœtus datés avec précision.
Ces images couvraient les étapes hebdomadaires de la maturation cérébrale fœtale, de 14 à 31 semaines de gestation. Cependant, les contributions aux données ont fluctué selon les emplacements en raison des différences de qualité d’image.
Avec une résolution spatiale impressionnante, l’atlas a pu délimiter les détails de la stratification cérébrale en fonction de l’âge gestationnel. Cette profondeur rivalise avec celle observée dans les images par résonance magnétique et les coupes histologiques, illustrant des structures telles que la plaque corticale, la zone ventriculaire, etc.
L’atlas, lorsqu’il est comparé semaine après semaine, est aux côtés de l’atlas basé sur l’IRM du Laboratoire de radiologie computationnelle (CRL). Malgré les différences inhérentes entre les techniques d’échographie 3D et d’IRM, les similitudes dans les limites et les formes des tissus étaient assez frappantes.
Pour garantir la crédibilité des données d’images rassemblées, des processus de validation méticuleux ont été utilisés. Deux stratégies principales, l’analyse des composantes de la variance et les différences moyennes standardisées entre sites, n’ont révélé qu’un degré infime de variabilité pouvant être attribué aux différences basées sur les sites.
Une analyse plus approfondie a révélé que même si la diversité morphologique était présente, elle semblait augmenter avec l’avancée de l’âge gestationnel. Cela suggère que la fusion des données de différents sites était une bonne décision.
Le dynamisme inhérent à un cerveau en bonne santé et en pleine maturité a été mis à nu, mettant en lumière des périodes particulières pour différentes régions du cerveau. Une écrasante majorité de ces changements de développement ont eu lieu entre 14 et 31 semaines.
Au cours de cette fenêtre, les régions associées au langage, telles que le cortex insulaire, ont présenté un développement notable. Parallèlement, une évaluation détaillée de 34 zones corticales a illustré la variabilité nuancée de leurs trajectoires de maturation.
En ce qui concerne les différences sexuelles, les fœtus masculins et féminins ne présentaient pas de différences substantielles dans la structure cérébrale jusqu’à la 31e semaine. Cette révélation suggère que les caractéristiques sexuelles prononcées dans le cerveau ne se sont pas encore manifestées.
Une observation révolutionnaire concernait la structure asymétrique et les taux de croissance du cerveau fœtal. Il y avait des différences de taille prononcées entre les hémisphères, le volume du plexus choroïde (ChPV) de l’hémisphère gauche ayant la priorité à partir de la 14e semaine.
Cette domination diminue à mesure que la gestation progresse. Malgré cette symétrie apparemment bilatérale, des différences régionales uniques sont devenues évidentes à diverses étapes du développement.
Quant à la croissance du cerveau, il y a eu une augmentation substantielle du volume total du cerveau. Cette croissance était bien corrélée aux références établies en matière de circonférence crânienne. En outre, les taux de croissance étaient constants entre les hémisphères cérébraux.
Pour renforcer davantage les affirmations de l’étude, les scintigraphies cérébrales initialement exclues en raison de leur qualité modérée ont été examinées. Ces analyses se sont bien alignées sur les données primaires, renforçant ainsi les conclusions de l’étude.
Enfin, un suivi de deux ans des nourrissons a montré que la plupart d’entre eux correspondaient bien aux normes de l’OMS en matière de croissance, de capacités cognitives, de motricité et de comportement. Seule une infime fraction déviait en termes d’acuité visuelle et de sensibilité au contraste, prouvant la fiabilité de l’étude.
