Quantification des changements de la matière blanche causés par la sclérose en plaques par tractométrie robuste aux lésions et aux croisements de fibres

Abstract

La sclérose en plaques (SEP) est une maladie inflammatoire qui affecte de nombreux Canadiens au début de l’âge adulte. Le patron spécifique de l’atteinte de la matière blanche cérébrale en lien avec cette maladie neurodégénérative est inconnu. La SEP cause de l’inflammation chronique, de la démyélinisation et de la perte axonale accompagnée de gliose. L’association entre ces différents processus pathophysiologiques et la survenue de symptômes neurologiques est imprécise. Différentes techniques d’imagerie, dont l’imagerie par résonance magnétique (IRM), sont utilisées pour tenter de mieux comprendre la SEP aux différents stades de la maladie. Un jour, nous verrons naître des traitements réparateurs du système nerveux central, incluant des thérapies « remyélinisantes ». Lorsque ces thérapies seront disponibles, l’utilisation de méthodes d’imagerie fiables pour en mesurer l’efficacité sera cruciale.

L’imagerie du tenseur de diffusion (DTI) est de plus en plus utilisée pour évaluer les dommages au sein de la matière blanche cérébrale en SEP. Toutefois, elle comporte différents biais et manque de spécificité pour les divers processus pathologiques sous-jacents, ce qui en limite l’interprétabilité clinique. De nouveaux modèles d’acquisition et de traitement d’images en IRM de diffusion ont été développés afin de surmonter les différentes limitations du DTI.

Ce mémoire débute par un résumé des connaissances acquises en matière de SEP et d’IRM de diffusion. Ensuite, l’article de recherche présenté porte sur la caractérisation des changements de la matière blanche cérébrale causés par la SEP type poussée-rémission en utilisant une technologie de pointe en IRM de diffusion et tractographie. L’association entre les mesures dérivées de l’imagerie et la performance cognitive, la fatigue et les symptômes dépressifs est également explorée. Cette étude démontre que l’IRM de diffusion est un outil pouvant sonder la matière blanche cérébrale pour en détecter les anomalies en contexte de SEP, et ce, au-delà des lésions de la matière blanche.

Abstract : Multiple sclerosis (MS) is an inflammatory disease that affects many Canadians in early adulthood. The specific pattern of cerebral white matter involvement associated with this neurodegenerative disease is unknown. MS causes chronic inflammation, demyelination, and axonal loss with gliosis. The association between these different pathophysiological processes and the occurrence of neurological symptoms is imprecise. Different imaging techniques are used to try to better understand MS at different stages of the disease. One day, we will see the emergence of restorative treatments for the central nervous system, including "remyelinating" therapies. When these therapies become available, the use of reliable imaging methods to measure their effectiveness will be crucial. Diffusion tensor imaging (DTI) is increasingly used to assess damage to cerebral white matter in MS. However, it has different biases and lacks specificity for the various underlying disease processes, which limits its clinical interpretability. New diffusion MRI models have been developed to overcome the various limitations of DTI. This thesis begins with a summary of the knowledge acquired in the field of MS and diffusion MRI. Next, the presented research article focuses on the characterization of changes in cerebral white matter caused by relapsing-remitting MS using advanced technology in diffusion MRI and tractography. The association between imaging-derived measures and cognitive performance, fatigue, and depressive symptoms is also explored. This study demonstrates that diffusion MRI is a valuable tool that can probe cerebral white matter to detect abnormalities in the context of MS beyond white matter lesions.