Des chercheurs américains ont mis au point une technique d’imagerie cérébrale inédite permettant de visualiser les pulsations des plus petits vaisseaux sanguins en fonction du rythme cardiaque. Cette avancée pourrait ouvrir de nouvelles perspectives pour comprendre le vieillissement du cerveau et les maladies neurodégénératives comme la maladie d’Alzheimer.
Publiée dans la revue Nature Cardiovascular Research, cette étude présente la première méthode non invasive pour mesurer la « pulsatilité volumétrique microvasculaire » – le gonflement et le rétrécissement rythmiques des minuscules vaisseaux sanguins – chez l’être humain. En utilisant l’imagerie par résonance magnétique (IRM) à champ ultra-élevé de 7 Tesla, les scientifiques de l’Institut de neuroimagerie et d’informatique Mark et Mary Stevens (Stevens INI) de la Keck School of Medicine de l’USC ont observé que ces pulsations s’intensifient avec l’âge, en particulier dans la substance blanche profonde du cerveau.
Cette région cérébrale, essentielle à la communication entre les différents réseaux neuronaux, est particulièrement vulnérable à une réduction du flux sanguin provenant des artères distales. L’augmentation de ces pulsations pourrait perturber les fonctions cérébrales et contribuer au déclin cognitif, voire à la progression de la maladie d’Alzheimer, expliquent les chercheurs.
« La pulsation artérielle agit comme une pompe naturelle pour le cerveau, facilitant la circulation des fluides et l’élimination des déchets », explique Danny JJ Wang, professeur de neurologie et de radiologie à la Keck School of Medicine et auteur principal de l’étude. « Notre nouvelle méthode nous permet, pour la première fois chez l’homme, de suivre l’évolution du volume de ces minuscules vaisseaux sanguins en fonction de l’âge et des facteurs de risque vasculaires. Cela ouvre des voies inédites pour l’étude de la santé cérébrale, de la démence et des maladies des petits vaisseaux. »
Les scientifiques reconnaissent depuis longtemps que la rigidité et les pulsations excessives dans les grosses artères sont associées aux accidents vasculaires cérébraux, à la démence et aux maladies des petits vaisseaux. Cependant, jusqu’à présent, l’observation de ces changements rythmiques dans les plus petits vaisseaux cérébraux nécessitait des procédures invasives, limitées aux études animales.
Pour surmonter cette difficulté, l’équipe de l’USC a combiné deux techniques avancées d’IRM – l’occupation de l’espace vasculaire (VASO) et le marquage du spin artériel (ASL) – afin de surveiller les variations subtiles du volume des microvaisseaux tout au long du cycle cardiaque. Leurs résultats indiquent que les personnes âgées présentent des pulsations microvasculaires plus fortes dans la substance blanche profonde que les individus plus jeunes, et que l’hypertension aggrave cet effet.
« Ces résultats constituent un chaînon manquant entre ce que nous observons dans l’imagerie des gros vaisseaux et les dommages microvasculaires que nous constatons lors du vieillissement et dans la maladie d’Alzheimer », souligne Fanhua Guo, chercheur postdoctoral dans le laboratoire de Wang et co-auteur principal de l’étude.
Une pulsation vasculaire excessive pourrait également perturber le « système glymphatique » du cerveau, un réseau récemment découvert responsable de l’élimination des déchets, notamment de la bêta-amyloïde, une protéine qui s’accumule dans la maladie d’Alzheimer. Une altération de cette circulation pourrait accélérer le déclin cognitif.
« La possibilité de mesurer ces minuscules pulsations vasculaires in vivo représente une avancée cruciale », déclare Arthur W. Toga, directeur du Stevens INI. « Cette technologie améliore notre compréhension du vieillissement cérébral et offre des perspectives prometteuses pour le diagnostic précoce et le suivi des troubles neurodégénératifs. »
Les chercheurs étudient actuellement la possibilité d’adapter cette méthode pour une utilisation clinique plus large, notamment sur des scanners IRM 3T, plus couramment disponibles. De futures études évalueront si la pulsatilité volumétrique microvasculaire peut prédire les résultats cognitifs et servir de biomarqueur pour une intervention précoce dans la maladie d’Alzheimer et les affections connexes.
« Ce n’est que le début », conclut Wang. « Notre objectif est de transposer ces connaissances des laboratoires de recherche vers la pratique clinique, afin de guider les stratégies de diagnostic, de prévention et de traitement pour des millions de personnes à risque de démence. »
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