Des chercheurs de l’USC ont mis au point une technique d’imagerie cérébrale révolutionnaire, capable de visualiser le pouls des plus petits vaisseaux sanguins du cerveau, une avancée majeure pour la compréhension du vieillissement et des maladies neurodégénératives comme Alzheimer.
Pour la première fois, cette méthode permet de mesurer de manière non invasive la « pulsatilité volumétrique microvasculaire », c’est-à-dire les variations rythmiques du volume des microvaisseaux sanguins au rythme de chaque battement cardiaque chez des individus vivants. L’étude, publiée dans Nature Cardiovascular Research, utilise une IRM à champ ultra-élevé (7 Teslas) pour observer ces phénomènes subtils. Les scientifiques ont découvert que ces pulsations s’intensifient avec l’âge, notamment dans la substance blanche profonde du cerveau, une région cruciale pour la communication neuronale et particulièrement sensible aux baisses de flux sanguin.
« La pulsation artérielle est comparable à la pompe naturelle du cerveau, elle aide à la circulation des fluides et à l’élimination des déchets », explique Danny JJ Wang, professeur de neurologie et de radiologie à la Keck School of Medicine de l’USC et auteur principal de l’étude. « Notre nouvelle méthode nous permet d’observer, pour la première fois chez l’homme, comment les volumes de ces minuscules vaisseaux sanguins évoluent avec le vieillissement et les facteurs de risque vasculaires. Cela ouvre de nouvelles perspectives pour étudier la santé cérébrale, la démence et les maladies des petits vaisseaux. »
Longtemps, les scientifiques ont suspecté que l’excès de rigidité et de pulsations dans les grosses artères était lié aux accidents vasculaires cérébraux, à la démence et aux maladies des petits vaisseaux. Cependant, l’observation de ces rythmes dans les plus petits vaisseaux cérébraux restait un défi majeur, souvent limité à des études animales invasives.
Pour surmonter cet obstacle, l’équipe de l’USC a combiné deux techniques d’IRM avancées : la technique de l’occupation de l’espace vasculaire (VASO) et le marquage du spin artériel (ASL). Cette combinaison permet de suivre les variations de volume des microvaisseaux au cours du cycle cardiaque. Les résultats indiquent que les personnes plus âgées présentent des pulsations microvasculaires plus prononcées dans la substance blanche profonde que les sujets plus jeunes. L’hypertension artérielle aggrave encore cet effet.
« Ces résultats établissent un lien manquant entre ce que nous observons dans l’imagerie des gros vaisseaux et les dommages microvasculaires constatés lors du vieillissement et dans la maladie d’Alzheimer », souligne Fanhua Guo, chercheuse postdoctorale dans le laboratoire de Wang et co-autrice principale. Une pulsation vasculaire excessive peut également perturber le système glymphatique, un réseau récemment découvert responsable de l’élimination des déchets, dont la protéine bêta-amyloïde, qui s’accumule dans la maladie d’Alzheimer. À terme, cette interférence pourrait accélérer le déclin cognitif.
« La capacité de mesurer ces fines pulsations vasculaires in vivo représente une avancée cruciale », commente Arthur W. Toga, directeur du Stevens INI. « Cette technologie fait progresser notre compréhension du vieillissement cérébral et offre un potentiel prometteur pour le diagnostic précoce et le suivi des troubles neurodégénératifs. »
Les chercheurs explorent actuellement l’adaptation de cette méthode pour une utilisation clinique plus large, y compris sur les scanners IRM plus courants (3 Teslas). Des études futures viseront à déterminer si la pulsatilité volumétrique microvasculaire peut prédire l’évolution cognitive et servir de biomarqueur pour une intervention précoce dans la maladie d’Alzheimer et les pathologies associées.
« Ce n’est que le début », conclut Danny JJ Wang. « Notre objectif est de transposer ces connaissances des laboratoires de recherche à la pratique clinique, afin qu’elles puissent guider les stratégies de diagnostic, de prévention et de traitement pour les millions de personnes à risque de démence. »
L’étude a été menée par Danny JJ Wang, Fanhua Guo, Chenyang Zhao, Qinyang Shou, Kay Jann et Xingfeng Shao du Stevens INI, ainsi que Ning Jin de Siemens Healthcare. Elle a bénéficié du soutien financier des National Institutes of Health (NIH) à travers plusieurs subventions.