Dès la vie fœtale, le cerveau humain « se tisse » comme un immense réseau de connexions, selon des processus étroitement liés, structuraux et fonctionnels. Ces liens entre différentes régions permettent l'émergence progressive des fonctions essentielles : perception, mouvement, langage, émotion… Mais comment ces connexions se forment-elles ? Et que se passe-t-il quand la naissance survient trop tôt ? Les progrès récents en IRM fonctionnelle (IRMf) et en IRM de diffusion (IRMd) permettent désormais d'observer ces transformations in vivo. Dès la fin de la grossesse, des réseaux fonctionnels, caractérisés par une activité neuronale cohérente, apparaissent entre différentes régions cérébrales. Cependant, les liens entre ces connexions fonctionnelles et les changements microstructurels restent mal compris.
Pour essayer de répondre à ces questionnements, des chercheurs du CEA-Joliot (NeuroSpin) ont étudié chez 45 nourrissons prématurés suivis par IRMf et IRMd dans le cadre du
developing Human Connectome Project (dHCP), la connectivité microstructurelle, c'est-à-dire les profils microstructuraux entre régions cérébrales de substance grise. Leurs objectifs étaient d'évaluer si cette connectivité dépendait du développement de la connectivité fonctionnelle ou pouvait l'expliquer, puis de comparer les données à celles obtenues avec 45 bébés nés à terme.
De manière intéressante, les résultats montrent que la prématurité ralentit la maturation des deux types de connectivité, mais de façon plus marquée au niveau fonctionnel. Une corrélation positive significative entre ces connectivités est observée au cours du développement, relation qui diminue avec l'âge, indiquant une spécialisation progressive des réseaux. Les observations suggèrent de plus l'existence d'une architecture commune guidant la coévolution des connectivités structurelles et fonctionnelles.
Cette étude met en lumière l'interdépendance entre développement cérébral anatomique et fonctionnel, et souligne le potentiel de la connectivité microstructurelle comme nouvel indicateur du développement cérébral et des altérations liées à la prématurité.
Le connectome est une carte complète des connexions d'un cerveau. La connectivité structurelle fait référence aux connexions « physiques » entre différentes régions du cerveau (voies anatomiques formées par les axones des faisceaux de substance blanche). La connectivité fonctionnelle reflète quant à elle la synchronisation de l'activité spontanée des régions. Explorée pour la première fois chez des nourrissons, la connectivité microstructurelle informe sur la similarité des profils de microstructure entre régions cérébrales.
Le projet developing Human Connectome (dHCP), mené par le King's College et l'Imperial College de Londres et l'Université d'Oxford, vise à créer le premier connectome quadridimensionnel au cours de la petite enfance. L'objectif est de créer une cartographie du développement de la connectivité cérébrale structurelle et fonctionnelle, de 18 à 42 semaines après la conception, reliant les informations d'imagerie, cliniques, comportementales et génétiques. Le tout en fournissant une base de données évolutive et des outils informatiques open source.