These 2015 1

Titre :

Analyse des réseaux cérébraux par IRM quantitatives et spectroscopie RMN chez des modèles souris de pathologies neurodégénératives

Directeur(s) de Thèse :

Jean-Paul Armspach IR
Frédéric Blanc PH
Laura Harsan AHU

Contact :

Jean Paul Armspach
Mail : jparmspach @ unistra.fr
Laura Harsan
Mail : laura.harsan @ uniklinik-freiburg.fr

Unité(s) d’Accueil(s) :

ICube : Laboratoire des sciences de l’Ingénieur, de l’Informatique et de l’Imagerie, UMR 7357 Université de Strasbourg / CNRS
Equipe IMIS, Imagerie Multimodale Intégrative en Santé
Ecole doctoral MSII de Strasbourg

Sujet :

Chez l'homme, l’imagerie par résonance magnétique (IRM) et la spectroscopie sont devenus irremplaçables pour la compréhension du fonctionnement du cerveau et des pathologies cérébrales. Des modifications de configuration de réseaux cérébraux ont été identifiées en IRM fonctionnelle de repos (rsfMRI) et en imagerie du tenseur de diffusion (DTI), en corrélation avec la symptomatologie de divers troubles neurologique (maladie d’Alzheimer, démences à corps de Lewy). A ce jour, la compréhension de la connectivité fonctionnelle et structurelle du cerveau de la souris par IRM reste un domaine de recherche inexploré.
Ce projet vise à développer de nouvelles approches et méthodologies en IRM pour l’exploration longitudinale (dans le temps) quantitative et non invasive des réseaux et du métabolisme du cerveau chez la souris vivante.
Ces travaux seront réalisés sur l’IRM petit animal 7T dernière génération acquise dans le cadre du CPER qui sera complétée par le développement de protocoles d'acquisition de données optimisés, tel que l’imagerie fonctionnelle de repos à haute résolution spatio-temporelle (rsfMRI), l’imagerie de diffusion de micro-réseau structurel cérébral (DTI) et la spectroscopie RMN. De nouveaux algorithmes d’analyse du réseau cérébral seront développés pour identifier sur des modèles de souris les modifications de connectivité dans les pathologies neurodégénératives telles que la démence à corps de Lewy ou la maladie d’Alzheimer, les deux maladies neurodégénératives les plus fréquentes au cours du vieillissement. Le projet portera sur deux modèles de souris uniques de ces pathologies. Les biomarqueurs d'imagerie potentiellement identifiés seront corrélés aux données comportementales et histopathologiques. L’effet d’un traitement promnésiant sera étudié avec les mêmes protocoles expérimentaux. L’objectif sera d'identifier les facteurs importants entraînant des variations de circuits spécifiques et, à terme, les moduler par des approches thérapeutiques ciblées.

Title

Multi-modal, quantitative MRI and spectroscopic analysis of brain networks and metabolism in mouse models of neurodegeneration

Subject

In humans, Magnetic Resonance Imaging (MRI) and spectroscopy became irreplaceable for non-invasive explorations of the functional and structural brain connectome and metabolism. Alterations of the cerebral networks configurations were identified via resting-state functional MRI (rsfMRI) and diffusion based tractography (DT), correlating with symptomatology of various neurological disorders1.
To date, deciphering with MRI the functional and structural mouse brain connectivity remains an underexplored research area.
This project aims to create a translational, unified technological framework, integrating and developing devices, methodologies and algorithms from the field of MRI and spectroscopy for non-invasive, quantitative, longitudinal explorations of cerebral networks and brain metabolism in the living mouse.
The cutting-edge MRI hardware (7T high field animal scanner and the Cryoprobe technology, from ICube imaging site), will be complemented with optimized data acquisition protocols, including high spatio-temporal resolution rsfMRI (mapping the functional connections), fine-grained DT (structural brain micro-pathways) and brain spectroscopic analysis. Novel network analysis and tractography algorithms² will be implemented to identify patterns of connectivity alterations underlying dynamic neurodegenerative processes related with Lewy Body Dementia3 and Alzheimer4, the two most damaging neurodegenerative disorders during aging. The project will therefore be carried out comparatively on two unique mouse models of these pathologies5. The potentially identified imaging biomarkers will be co-integrated with behavioral, histopathological, and spectroscopy data. This would allow to pinpoint the important factors causing specific circuitry changes and to eventually modulate them via therapeutic interventions.