Effet de l'ocytocine sur le comportement social des primates: une étude combinant IRMf à ultra-haute résolution et ultrasons focalisés chez les macaques – FUSOT

Nous avons travaillé sur des méthodes pour planifier et guider le placement du transducteur à ultrasons afin de cibler précisément nos régions d'intérêt. Nous avons également mené des expériences d'IRM et d'histologie sur des rongeurs pour tester la faisabilité de l'utilisation de MION comme agent de contraste pour améliorer le signal de l'IRMf, comme on le fait habituellement pour l'IRMf chez le singe, même après ouverture de la BHE. Pour vérifier si, à haute résolution, les données de l'état de repos pouvaient encore fournir des informations fiables sur l'organisation des réseaux cérébraux, nous avons travaillé sur les données existantes d'IRMf à haute résolution de l'état de repos. Enfin, nous avons développé de nouvelles bobines pour l'imagerie du singe à 7T. Cependant, à haut champ, les expériences d'IRMf chez le singe éveillé peuvent être plus difficiles en raison d'artefacts de susceptibilité magnétique largement accrus. Par conséquent, pour obtenir des données d'IRMf de haute qualité et de haute résolution à haut champ, nous avons travaillé sur deux technologies : le réseau de bobines de shim et les technologies de surveillance du champ.

Sur la base des images d’IRM et de CT, ainsi que de la profondeur focale de la sonication, nous avons confirmé que les transducteurs existants pouvaient atteindre les cibles principales malgré les contraintes liées au hardware et aux tissus, avec un système de neuronavigation adapté pour assurer un positionnement précis. Dans les expériences d’ouverture de la BHE chez les rongeurs, l’IRM avec gadolinium a confirmé le succès, tandis que l’histologie n’a révélé aucune déposition de mion. De plus, malgré un rapport signal sur bruit (SNR) inférieur et un temps de répétition (TR) plus long en haute résolution, l’IRM fonctionnelle au repos a identifié de manière fiable des réseaux distincts sélectifs pour différentes catégories. Ces résultats ont été publiés : «Submillimeter fMRI reveals an extensive, fine-grained and functionally-relevant scene-processing network in monkeys» (Progress in Neurobiology, 2022) et «Mesoscale functional organization of face and body areas in the macaque brain» (Nature Communications, 2025).

Pour l’imagerie à haut champ chez les primates non humains (PNH), nous avons conçu une nouvelle antenne RF. Le système hybride à 6 dipôles/16 boucles a permis d’obtenir une imagerie de l’ensemble du cerveau à 7 T avec une résolution iso de 0,75 mm, validée par une connectivité claire du réseau en mode par défaut (E. Djaballah, MRM 2026). Nous avons également conçu le premier shim de B0 pour les PNH, améliorant ainsi l’homogénéité du champ et la qualité de l’image pour l’IRM fonctionnelle (Djaballah, Uthayakumar et al., 2025). Afin de standardiser l’analyse, nous avons créé l’atlas MeBrains, basé sur la population et intégrant l’imagerie multimodale de dix animaux, servant de référence pour la communauté (Balan et al., 2024). Parallèlement, nous avons surmonté les obstacles de sécurité liés aux ultrasons focalisés chez les PNH grâce à un algorithme de rétroaction qui distingue la cavitation intracérébrale de la cavitation extracérébrale, permettant ainsi l’ouverture de la BHE chez les animaux ayant des muscles temporaux épais (Mondou et al., 2025). En utilisant cette plateforme, nous avons démontré que l’administration d’ocytocine dans le noyau central de l’amygdale, facilitée par les ultrasons focalisés, induit une activation soutenue et augmente la connectivité avec les régions des réseaux comme le noyau basalis et le cortex orbitofrontal, effets absents sans l’ouverture de la barrière (Djaballah, Cornu et al., 2025). Des travaux collaboratifs ont révélé que l’ocytocine module de manière contextuelle le traitement sensoriel (Froesel et al., 2025), tandis que les zones préfrontales du cortex qui traitent les visages présentent des latences de réponse étonnamment rapides, remettant en question les modèles hiérarchiques (Mergan et al., 2025). Enfin, des simulations ont confirmé que les B0 shims optimisés pour l’ensemble du cerveau suffisent pour une correction spécifique à la région, ce qui simplifie la conception future (Boureau, 2026).

Ce projet ouvre des perspectives de recherche qui vont au-delà de sa portée initiale. Le système intégré d’antenne RF et de B0 shim développé pour 7 T sert de base à une plateforme d’imagerie des primates non humains (PNH) à 11,7 T en cours de construction. Ce système permet une imagerie fonctionnelle à l’échelle mésoscopique sans précédent, se rapprochant des niveaux columnaires, ce qui permet d’étudier les effets spécifiques au niveau laminaire de l’ocytocine dans les réseaux sociaux. La méthode d’administration ciblée offre des possibilités d’étudier d’autres neuropeptides et composés thérapeutiques dont la pénétration à travers la BHE est limitée. Nous lançons des expériences ciblées sur le corps calleux afin d’étudier d’autres voies de l’ocytocine, en nous appuyant sur la validation réussie de l’amygdale.

L’algorithme de contrôle par rétroaction qui distingue la cavitation intracérébrale de la cavitation extracérébrale est pertinent pour les essais cliniques chez l’homme, car il permet d’éviter les faux positifs dus au couplage ou aux microbulles extracrâniennes, qui compromettraient la sécurité. Les partenariats avec KU Leuven permettent une validation intersites des effets de l’ocytocine sur le traitement sensoriel et la connectivité. La modulation dépendante du contexte suggère que l’ocytocine remodèle sélectivement les réponses évoquées par des stimuli sensoriels plutôt que d’agir comme un simple contrôle de gain, en orientant le traitement vers des régions associatives d’ordre supérieur. Les résultats publiés dans Cell Reports soutiennent les modèles de traitement interactif et dynamique du visage, où le cortex préfrontal contribue à l’analyse sensorielle précoce par le biais de signaux récurrents rapides, remettant en question les conceptions hiérarchiques traditionnelles.

L’atlas MeBrains fournit des cadres standardisés pour les comparaisons inter-espèces et les méta-analyses dans le cadre de l’infrastructure du Human Brain Project. L’intégration avec eBrains et Scalable Brain Atlas permet l’interopérabilité entre les atlas humains, rongeurs et PNH sur une plateforme unifiée, ce qui facilite la transposition des résultats obtenus chez les PNH à l’homme. Les versions futures intégreront davantage de sujets et de données fonctionnelles. Parmi les perspectives: l’amélioration des réseaux flexibles afin d’améliorer la couverture combiné à une transmission parallèle pour améliorer l’homogénéité B1+ à 11,7 T. La technologie d’antenne à haute impédance a démontré la faisabilité de l’IRM fonctionnelle submillimétrique chez les PNH, ce qui prouve le concept pour une conception chez l’humain, en tenant compte des variations anatomiques. Une optimisation du B0 shim basée sur la variance pondérée, qui privilégie les régions d’intérêt tout en préservant l’homogénéité globale. Ces développements permettent de relever les défis liés à la réalisation d’une correction localisée précise sans compromettre les performances aux champs ultra élevés.

Li, X., Zhu, Q., & Vanduffel, W. (2022). Submillimeter fMRI reveals an extensive, fine-grained and functionally-relevant scene-processing network in monkeys. Progress in Neurobiology, 211, 102230. doi.org/10.1016/j.pneurobio.2022.102230

Les disfonctionnements du comportement social sont caractéristique de nombreux troubles psychiatriques et neurodéveloppementaux. Si les traitements efficaces font défaut, l'ocytocine intranasale (OT) semble prometteuse. Toutefois sa capacité à franchir la barrière hémato-encéphalique (BHE) reste très limitée. De plus, en raison du manque d'outils d'administration spécifiques à un site, nous connaissons mal les circuits de cognition sociale impactés par l'OT. Nous développerons donc une nouvelle approche non invasive afin administrer l'OT de manière spécifique via une ouverture BHE focalisée induite par les ultrasons. Nous testerons, sur le plan comportemental et fonctionnel, comment le circuit de cognition sociale peut être modulé par l’OT délivrée à des sites spécifiques du cerveau. Notre projet vise à déchiffrer le rôle précis des voies de l'ocytocine dans le comportement social des primates, ce qui ouvrira la voie à de meilleurs traitements des troubles du comportement social.