La relation entre la microstructure de la matière blanche, les capacités attentionnelles et le comportement impulsif chez les enfants d’âge scolaire

Abstract

L’attention et l’impulsivité sont des construits cognitifs complexes subissant l’influence de plusieurs autres fonctions cognitives. Dans le cadre clinique, des déficits en termes d’attention ou d’impulsivité sont souvent évalués à l’intérieur du cadre diagnostique tel que le trouble d’attention avec ou sans hyperactivité (TDAH). Ce trouble psychiatrique touche près de 8% des enfants d’âge scolaire. La méthode de diagnostic repose entièrement sur des critères subjectifs basés sur l’observation des parents, enseignants et/ou cliniciens. Ceci génère une grande variabilité à l’intérieur du TDAH. L’attention et l’impulsivité font partie d’un des six grands domaines cognitifs élaborés par le Research Domain Criteria (RDoC) du National Institute of Mental Health (NIMH) et sont aussi impliqués dans le trouble de personnalité limite et le syndrome de la Tourette. L’identification de marqueurs biologiques est donc nécessaire afin d’aider les cliniciens dans leur prise de décision lors d’un diagnostic. Une des méthodes permettant d’évaluer la microstructure des fibres de matière blanche sous- jacente aux fonctions cognitives est l’imagerie par résonance magnétique (IRM) de diffusion. Bien que certains modèles dont l’imagerie par tenseur de diffusion, présentent plusieurs limitations importantes, de nouveaux modèles permettent une représentation plus juste de la situation biologique sous-jacente. En combinaison avec ces nouveaux modèles, l’approche connectomique et de réduction de dimension permet d’élargir les horizons de la circuiterie de matière blanche et mieux interpréter sa microstructure. Les travaux effectués dans le cadre de ce mémoire visent à identifier, caractériser et localiser les altérations de la microstructure de la matière blanche associées avec les capacités attentionnelles et le comportement impulsif chez une population d’enfants neurotypiques d’âge scolaire (N=171). Les résultats présentent une association négative entre la microstructure de la matière blanche et l’impulsivité sur des circuits reliant les régions frontales, pariétales, occipitales et des ganglions de base. De plus, les anomalies de matière blanche sont localisées très près des régions corticales sur ces circuits. Ces résultats suggèrent l’inclusion de d’autres modalités afin d’avoir un portrait plus global de la neurophysiologie des capacités attentionnelles et du comportement impulsif.

Abstract : Attention and impulsivity are complex cognitive constructs influenced by many other cognitive functions. In the clinical world, attention deficits and impulsive behavior are mostly evaluated under the attention deficit-hyperactivity disorder (ADHD) diagnosis. This psychiatric disorder affects close to 8% of school-aged children. Since always, the diagnosis method lies solely on subjective criteria based on observations reported by the parents, teachers and/or clinicians. As a result, variability can be observed inside the ADHD diagnosis. Attention and impulsivity are part of one of the six cognitive domain established by the Research Domain Criteria (RDoC) by the National Institute of Mental Health (NIMH). They are also implicated in other psychiatric disorders such as the borderline personality disorder and the Tourette syndrome. Identifying biologicals markers is highly needed to provide a tool for a better clinical evaluation of children. One method that allows evaluation of the brain’s white matter (WM) fibers underneath the cognitive functions is the diffusion magnetic resonance imaging (MRI). Even though some model such as diffusion tensor imaging presents major limitations, new models can provide a better conceptualization of the complex WM microstructure found in the human brain. Combining this new model with the connectomics approach and dimensionality reduction of diffusion measures allows for a broader search of the brain’s WM circuitry and a better representation of the microstructural complexity. The work presented in this thesis aims to identify, characterize, and localize WM microstructural alterations associated with attentional capabilities and impulsive behavior in school-aged children (N=171). Results showed a negative association between WM microstructure and impulsivity on multiple connections in the frontal, parietal, occipital and basal ganglia regions. In addition, WM abnormalities were identified closer to the cortical regions on these connections. These results suggest the need for multimodal studies in order to obtain a more complete neurophysiological model of attentional capabilities and impulsive behavior.