Champs d'expertises
L’imagerie par résonance magnétique (IRM) cérébrale est une technique de neuro-imagerie non invasive qui permet d'explorer avec précision l'anatomie et le fonctionnement du cerveau in vivo. Depuis plus de dix ans, notre équipe Image@Imagine exploite un scanner IRM 3 Tesla (SIGNA Premier, General Electric) situé au sein du service de radiologie pédiatrique de l’hôpital Necker-Enfants Malades. Grâce à l'utilisation de séquences d'IRM multimodales avancées, nous contribuons à la compréhension des pathologies cérébrales en menant des analyses approfondies des structures cérébrales, des connexions neuronales et des fonctions cognitives.
Nos travaux reposent sur l’acquisition et l’analyse de données issues de différentes modalités d’IRM, incluant l’IRM de perfusion pour mesurer le flux sanguin cérébral au repos (ASL), l’imagerie structurelle haute résolution (séquences 3D T1, T2 FLAIR, Cube FLAIR), l’imagerie de diffusion (DWI) pour l’étude de la substance blanche et l’IRM fonctionnelle au repos (resting state fMRI), de tâche (task-based fMRI) ou couplé avec d’autres modalités comme l’électroencéphalogramme (IRMf-EEG). Ces approches permettent de comparer des groupes de patients et de témoins, d'étudier l’évolution de paramètres cérébraux dans un contexte pathologique et d’identifier des biomarqueurs d’imagerie cérébrale dans diverses maladies neurologiques et neurodéveloppementales.
Analyse d’images IRM cérébrales
Au cours des dernières décennies, l'accessibilité des scanners IRM et les progrès rapides dans le développement des séquences IRM ont fourni une quantité importante et complexe de données. L'analyse de ces données est une étape importante et difficile. Nous utilisons différentes méthodes, selon la nature des données, pour démêler et explorer au mieux toutes les informations fournies par les séquences IRM actuelles. Voici un aperçu des méthodes utilisées dans le cadre de différents projets :
Segmentation des structures ou des tissus cérébraux et parcellisation du cortex avec des séquences 3DT1 à l'aide du logiciel SPM12, CAT12, FreeSurfer, BrainVISA.
Recalage et normalisation des images pour la comparaison statistique entre groupes de patients ou témoins avec des images 3D pondérées T1, ASL, T2, FLAIR en utilisant SPM12, CAT12, ANTS...
Analyses statistiques utilisant le modèle linéaire général (GLM) et basées sur le voxel (VBM) à l'aide des logiciels tels que SPM12, CAT12...
Prétraitement des images de diffusion, mesure de l'anisotropie fractionnelle (FA) / diffusivité moyenne (MD), etc.., et analyse de la tractographie à l'aide des logiciels MRtrix3, FSL, TBSS...
Prétraitements des séquences d’IRM fonctionnelles (IRMf) au repos ou de tâches en utilisant SPM12, FSL, DPABI/DPARSF, fMRIprep...
Analyse de l’IRMf de repos en composantes indépendantes (ICA), regional homogeneity (ReHo), connectivité fonctionnelle à l’aide de logiciels DPABI/DPARSF, CONN...
Détection des dysplasie corticales pharmaco-résistantes grâce à l’utilisation de réseaux de neurones implémentées dans le logiciel MELD (MELD_classifier & MELD_graph).
Eye-tracking et perception sociale
Au cours des dix dernières années, nous avons mené des recherches sur les processus de perception sociale en utilisant l'eye-tracking, une méthode non invasive qui fournit des mesures objectives du modèle de regard dans un contexte social. Comme l'exploration du regard d'autrui est une étape clé pour s'engager dans des interactions sociales, l'étude des modèles de regard sur les contextes sociaux peut fournir des informations objectives sur le comportement social.
À cette fin, à l'aide de deux équipements Tobii X60 et (le tout récent) Tobii Fusion60, nous avons mis en place dans notre laboratoire une plateforme de recherche sur le regard, dédiée à l'étude de la perception sociale chez les enfants et les adultes ayant un développement typique et atypique. Un aspect novateur de cette approche de recherche consiste à étudier les principales étapes du développement des processus sociaux typiques. En effet, même si la technologie de l'eye-tracking est d'une grande valeur pour l'étude du comportement social, très peu d'études ont été réalisées en dehors du champ de la pathologie.
La première étape de cette recherche a consisté à créer des stimuli écologiques très sensibles et appropriés. Nos principaux paradigmes de suivi oculaire sont basés sur la visualisation de scènes d'interaction sociale (un ensemble de fragments de film de 10 secondes montrant une interaction sociale entre pairs) et un paradigme de préférence, montrant simultanément des mouvements sociaux et non sociaux. En utilisant ce protocole de suivi oculaire, nous avons réalisé et continuons à réaliser une évaluation de la perception sociale sur un large échantillon d'enfants et d'adultes, avec un développement typique et des pathologies développementales différentes, créant ainsi une large base de données.
Stimulation Magnétique Transcrânienne (TMS)
La stimulation magnétique transcrânienne est une technique de neuromodulation non invasive qui permet d'interférer de façon transitoire avec l'activité neuronale dans une région cible, avec des effets comportementaux mesurables. Au cours des dix dernières années, nous avons réalisé des études TMS concernant la modulation des processus de perception sociale. Les informations socialement pertinentes sont traitées de préférence au sein d'un réseau cérébral spécifique, appelé cerveau social, en particulier dans le sillon temporal supérieur (STS), une région clé de ce réseau. Nous avons montré que, à la suite de l'inhibition de l'activité neuronale du STS droit par la TMS, les volontaires en bonne santé regardent moins les yeux des personnages lors de la visualisation de scènes sociales pendant une session d’eye-tracking réalisé à la suite de la stimulation. Il est intéressant de noter que les anomalies au sein de la région du STS ont été décrites de manière cohérente dans les troubles du spectre autistique (TSA).
Par conséquent, en collaboration avec la plateforme TMS de l'Institut du Cerveau (ICM), nous étudions actuellement l'utilisation de la TMS pour moduler l'activité neuronale du STS chez les patients atteints de TSA, dans le but d'interférer avec le traitement du regard et d'améliorer le comportement social, ce qui pourrait soutenir l'utilisation de la TMS comme nouvelle intervention thérapeutique dans les TSA.
