Cognition et développement cérébral chez adolescents avec Syndrome de Gilles de la Tourette – CADETS

To address these questions, we intend to perform a study on a large group of adolescent patients with TS (n = 60) and gender- and age-matched controls (n = 60)

To evaluate the maturation of cognitive functions. Three cognitive dimensions (reward sensitivity and habit formation; cognitive impulsivity; self-agency) will be assessed in cross-sectional (younger TS compared to older TS and compared to healthy volunteers) and longitudinal manners (on inclusion and after 18 months of follow up).

To identify brain maturation and neuronal underpinnings of cognitive functions. To achieve this aim, we will use a multimodal neuroimaging approach combining structural (T1, diffusion tensor imaging) and functional (resting state functional MRI) sequences to evaluate structure and function of cortico-basal ganglia networks in TS patients compared to healthy controls, and in younger TS compared to older TS in relationship with symptom severity and performance in the chosen cognitive tasks. The maturation of the motor system in particular will be assessed using transcranial magnetic stimulation techniques with measurements of motor potentials and shot interval of intra-cortical inhibition.
To predict clinical outcome. The clinical outcome (using the following scales: tics – YGTSS, OCD – Y-BOCS, ADHD – ASRS) will be assessed at baseline and after 18 months of follow up. We will use a machine-learning algorithm on datasets from MRI, TMS and behavioural measures to identify predictors of clinical outcome.

The originality and ambitious nature of the project is reflected in its potential outcomes, which are (i) identification of cognitive and biological (MRI, TMS) biomarkers of a neurodevelopmental condition such as TS and (ii) evaluation of the predictive power of these markers on the clinical outcome in these patients.

This study might provide new perspectives on the pathophysiology of TS. Moreover, the results of this study could be of interest to other disorders with neurodevelopmental components such as obsessive-compulsive disorder or hyperactivity with attention deficit disorder, which are frequent co-morbidities of TS and, similarly to TS, adolescence is a crucial period for there disorders’ trajectories.

4 published manuscripts.

L’adolescence est considéré comme ‘une seconde fenêtre d’opportunité’ dans le développement cérébral, lequel est caractérisé par les remarquables changements dans la structure et de la fonctionnalité du cerveau. Dans les maladies caractérisées par des anomalies du développement cérébral, l’adolescence est fréquemment associée à des changements dans la présentation clinique. Le syndrome de Gilles de la Tourette (SGT) est un syndrome neuro-développemental paradigmatique, caractérisé par des mouvements involontaires paroxystiques (tics moteurs) et des vocalises involontaires (tics vocaux) qui sont très souvent associés à différents troubles psychiatriques. Malgré le fait que SGT débute dans l’enfance, l’adolescence est une période cruciale dans ce syndrome en terme de pronostic puisque chez 60 % des patients atteints du SGT les symptômes s’améliorent durant cette période. Néanmoins, chez 25 % des patients SGT les symptômes vont persister à l’âge adulte.

Les mécanismes cognitifs et neuronaux qui conduisent à l’amélioration ou à la persistance des symptômes dans le SGT durant l’adolescence restent inconnus.

Les objectifs de ce projet sont triples. Le premier objectif est d’évaluer la maturation des fonctions cognitives chez des adolescents atteints du SGT comparé à des adolescents avec un développement cérébral normal. Pour cela, nous allons évaluer trois domaine cognitifs : (i) la sensibilité à la récompense et à la formation des habitudes ; (ii) l’impulsivité cognitive et le contrôle de l’action et (iii) l’agencivité. Ces fonctions cognitives n’ont jusqu’ici reçu que très peut attention dans ce syndrome. Cependant, nos résultats précédents et les data préliminaires obtenus chez des patients adultes atteints du SGT nous permettent d’envisager l’hypothèse que la maturation de ces fonctions cognitives durant l’adolescence peut influencer le tableau clinique et, par conséquence, servir potentiellement comme marqueurs cognitifs dans le SGT.

Le second objectif est d’identifier les corrélats neuronaux de ces fonctions cognitives chez des patienst atteints du SGT comparés à des sujets sains. Pour cela, nous allons mener une étude comportant une analyse comportementale couplé à de l’imagerie cérébrale multimodale et à des enregistrements d’électroencéphalographie (EEG).

En utilisant des techniques de neuroimagerie multimodale, nous allons évaluer les différences d’organisation structurelle et fonctionnelle des circuits cérébraux reliant les différentes aires du cortex cérébral entre eux et aux ganglions de la base chez des adolescents atteints du SGT comparés à des adolescents sains durant la maturation cérébrale. Nous allons aussi identifier et comparer les circuits cérébraux en relation avec la performance dans les tâches cognitives mentionnées ci-dessus dans les deux groupes.

Dans l’étude EEG, nous allons étudier le pattern spectral ainsi que l’index de complexité du signal chez les patients comparé aux adolescents sains. Nous allons aussi évaluer la dynamique des interactions corticale pendant la réalisation des tâches comportementales.

Enfin, le troisième objectif de cet étude est de prédire l’évolution du syndrome. Pour cela nous allons utiliser l’apprentissage automatique par la machine (« machine learning ») afin d’identifier les marqueurs comportementaux, d’IRM ou d’EEG capable de différentier les patients SGT des volontaires sains et de prédire l’évolution des symptômes sur une période de 18 mois.

Ce dernier objectif est particulièrement intéressant et original puisque aucun marqueur n’est disponible actuellement pour la diagnostic ou la prédiction de l’évolution du SGT. Ainsi, cette étude nous permettra d’ouvrir les nouvelles perspectives sur la pathophysiologie du SGT et de son évolution, et aussi d’étendre ces données vers d’autres troubles neurodéveloppementaux comme les troubles obsessionnels-compulsifs ou le déficit attentionnel avec ou sans hyperactivité.