21/06/2011 - La théorie des réseaux complexes donne de nouvelles pistes sur les maladies cérébrales

Menéame

Une équipe de onze chercheurs du Centre de Technologie Biomédicale du Campus de Montegancedo de l’Université Polytechnique de Madrid, composée de médecins, de neuropsychologues, d’ingénieurs, de physiciens et de mathématiciens, a consacré une partie de l’année écoulée à essayer de comprendre, d’un nouveau point de vue, comment la détérioration cognitive légère (DCL) influence le réseau complexe d’interactions entre différentes zones cérébrales.

Cette maladie se manifeste par des pertes de mémoire sévères, telles que ne pas se souvenir du chemin de retour à la maison ou la perte soudaine du fil d’une conversation. Bien que les personnes souffrant de DCL puissent accomplir la plupart des tâches quotidiennes, un pourcentage très élevé (entre 10 et 15% chaque année) finit par développer Alzheimer. C’est pourquoi la compréhension de cette maladie, et surtout de son évolution, est considérablement préoccupante.

Le travail part initialement de mesures de l’activité cérébrale d’un groupe de patients atteints de DCL par magnétoencéphalographie. Cette technique permet de mesurer avec une haute résolution temporelle le champ magnétique généré par des millions de neurones situés dans la zone corticale (la plus externe) du cerveau. Plus précisément, cette activité a été étudiée au cours d’une tâche de mémoire, dans laquelle les patients devaient se rappeler une série de lettres qui leur avaient été présentées précédemment. Le même type d’expérience a ensuite été réalisé sur un groupe de sujets sains, afin de comparer les résultats à un groupe témoin.

Analyse topologique révélatrice

La principale nouveauté de ce travail réside dans la méthode d’analyse des mesures expérimentales. Les réseaux fonctionnels du cerveau de tous les sujets ont été obtenus en calculant la synchronisation entre les différentes zones du cerveau. Les nœuds du réseau correspondent aux différentes zones du cortex cérébral et les connexions entre ces zones dépendent de la forme et de l’intensité de la synchronisation de l’activité électromagnétique entre ces zones.

Une fois obtenu le réseau complexe, son analyse topologique (mathématique) a révélé des résultats très intéressants. Tout d’abord, il a été observé que différents paramètres de réseau (voie moyenne, clustering, portée, etc) permettaient de distinguer les sujets des deux groupes (patients et contrôles). C’est-à-dire que l’analyse topologique du réseau fonctionnel permettait de détecter les individus qui avaient développé la maladie et ceux qui n’en avaient pas, avec suffisamment de bonté statistique.

Quelles nouvelles informations sur le DCL ?

Cependant, quelles nouvelles informations pourrait-on obtenir sur le Dépravation Cognitif Leve? C’est là que l’étude a fait les plus grands progrès. D’une part, il a été observé que le réseau fonctionnel des sujets qui avaient développé la maladie devenait beaucoup plus actif, mais curieusement il le faisait au hasard. L’une des surprises les plus importantes a été de voir les connexions à longue distance augmenter plus que prévu, réduisant ainsi le caractère modulaire du réseau fonctionnel.

Le cerveau base son fonctionnement sur la combinaison d’un processus de ségrégation de l’information (déterminées zones accomplissent certaines tâches) plus un processus d’intégration (l’information est partagée entre plusieurs zones). Les résultats de l’étude ont montré comment le subtil équilibre entre intégration et ségrégation était rompu, augmentant ainsi les connexions fonctionnelles entre les lobes et diluvrant ainsi le caractère modulaire du réseau.

Ces techniques d’analyse, qui ont commencé à être utilisées ces dernières années, promettent d’apporter de nouveaux points de vue sur différentes maladies cérébrales. Au Centre de technologie biomédical de l’UPM, des travaux sont déjà en cours sur la façon de lier les résultats obtenus avec l’apparition de la maladie d’Alzheimer chez les patients atteints de DCL.

Sur le Centre de Technologie Biomédicale (CTB)

Le Centre de technologie biomédicale est un centre de recherche et de technologie situé au Campus de Montegancedo de l’Université polytechnique de Madrid, qui vise à relever les grands défis scientifiques dans le domaine de la santé et de la biomédecine. Son objectif est de faciliter le développement de produits de technologie biomédicale en vue de leur transfert dans l’industrie et de créer un environnement propice à la formation de nouveaux chercheurs et professionnels dans ce domaine.

Le CTB est le résultat de l’initiative scientifique technologique de l’UPM-BioTech dans le domaine de l’ingénierie et des sciences de la vie. Il vise à renforcer la recherche et le développement de solutions technologiques pour les soins, la prévention et la promotion de la santé, la recherche de nouveaux outils de diagnostic et de thérapie, ainsi que les études sur les technologies et la biomédecine de base qui les soutiennent. Le Centre est à l’avant-garde de la recherche biomédicale dans plusieurs domaines d’une grande importance actuelle, qui ont pu être abordés grâce à la participation de chercheurs de disciplines très diverses.

Article complet en www.plosone.org

“Reorganization of Functional Networks in Mild Cognitive Impairment”, J.M. Buldú, R. Bajo, F. Maestú, N. Castellanos, I. Leyva, P. Gil, I. Sendiña-Nadal, J. A. Almendral, A. Nevado, F. del Pozo and S. Boccaletti, PLoS ONE 6(5): e19584. doi:10.1371/journal.pone.0019584.

Source: UPM

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