Caractérisation spatio-temporelle du signal de diffusion fonctionnel au cours de l'activité cérébrale visuelle et comparaison avec le signal BOLD – DFMRI

L'imagerie de diffusion par résonance magnétique (DMRI) est devenue un outil clé d'investigation de l'organisation structurelle du cerveau humain au cours des vingt dernière années. Tout d'abord, elle a été utilisé dans le contexte clinique de la détection de l'ischémie cérébrale, et elle a rapidement permis d'inférer la connectivité anatomique cérébrale des faisceaux de fibres de la matière blanche. C'est la seule technique autorisant l'accès à cette information in vivo. Plus récemment, il a été montré que le signal de diffusion reflétait aussi l'activité cérébrale (Le Bihan 2006) et l'IRM de diffusion est en train de devenir un autre moyen d'accès au fonctionnemen du cerveau. L'imagerie de diffusion fonctionnelle par résonance magnétique (DfMRI) semble refléter plus directement le processus d'activation, et plus précocément que ne le permet la technique standard d'imagerie fonctionnelle BOLD (Blood-Oxygen Level Dependant), reliée à l'hémodynamique du processus d'activation. Les mécanismes biologiques sous-tendant cette nouvelle approche font encore l'objet de débats dans la communauté. A partir d'une analyse approndie de la littérature à ce sujet, nous avons fait l'hypothèse que des changements structurels de l'organisation du parenchyme cérébral accompagnerait le processus d'activation neuronale. En particulier, deux pools différents de molécules d'eau ont été identifiésà l'intérieur des cellules, dont l'un caractérisé par un processus de diffusion lente qui résulterait de l'interaction avec les membranes des cellules (Le Bihan 2007). L'objectif de ce projet est double. Tout d'abord, il s'agit de comprendre les changements microstructurels qui surviennent durant l'activation du cerveau et de corréler ces changements aux modifications des processus de diffusion observés.. Cette partie sera conduite chez le primate and combinera plusieurs techniques d'imagerie pour founir une meilleure caractérisation du signal DfMRI en termes de résolutions spatiale et temporelle. Ensuite, sera développé un outil de simulation numérique basé sur un modèle des processus biophysiques de diffusion de l'eau dans les cellules et le tissu cérébral élaboré à partir des mesures précédentes. Cette outil permettra d'expliquer les changements du processus de diffusion cérébrale qui est observé dans différentes situations physiologiques (activation cérébrale) ou pathologiques (ischemie) et permettra de valider les hypothèses formulées qui ne pourraient l'être in vivo. L'ensemble des résultats sera utilisé pour optimiser l'imagerie de diffusion fonctionnelle chez le suje humain.