Étude des paramètres IRM comme biomarqueurs de la scoliose idiopathique de l'adolescence

La progression de la scoliose idiopathique chez l'adolescent connait une période d'accélération au moment de la croissance osseuse, cette dernière s'accompagnant d'un chargement asymétrique sur les éléments de la colonne vertébrale à savoir les vertèbres et les disques intervertébraux. Si la scoliose et son évolution sont étudiées depuis maintenant plus d'un siècle, une question reste en suspens : pourquoi la scoliose progresse-t-elle chez certains enfants alors que pour d'autres, la scoliose stoppe sa progression voire se corrige elle-même ? L'étude des disques intervertébraux par l'imagerie par résonance magnétique multiparamétrique semble être une voie prometteuse. En effet, l'IRM présente l'avantage d'être non invasive et les paramètres IRM qui en résultent sont sensibles aux changements des propriétés mécaniques et biochimiques internes aux disques intervertébraux. Nous supposons que les paramètres IRM sont des biomarqueurs de la scoliose idiopathique de l'adolescence. Nos objectifs spécifiques sont la mesure in vivo des paramètres IRM d'enfants porteurs d'une scoliose idiopathique de l'adolescence et l'étude de ces paramètres IRM comme biomarqueurs de la scoliose et de sa sévérité. Pour ce faire, 11 patients porteurs d'une scoliose idiopathique de l'adolescence qui ont donné leur consentement ont été inclus dans notre protocole d'IRM multiparamétrique accepté par le comité d'éthique de notre institution. Il s'agissait de 2 garçons et 9 filles, 1patient avait un grade de Risser de 0, 7 avaient un grade de Risser de 4 et 3 en avaient un de 5, 6 patients avaient un angle de Cobb inférieur à 30° et 5 en avaient un supérieur à 40. Toutes les acquisitions sont réalisées sur un IRM 3T Whole-body Philips Achieva X-Series. Les acquisitions des coupes sagittales pondérées selon T1ρ, T2, MTR et la diffusion sont réalisées en 45 minutes. Les cartographies de T1ρ, T2, MTR, FA et MD sont estimées, une pour chaque disque. Les analyses statistiques ont été effectuées sur les moyennes d'une zone d'intérêt circulaire de 4 mm de diamètre au centre du nucleus pulposus. Le nucleus est choisi puisqu'il est la partie où la dégénération est la plus visible. Pour chaque patient, deux zones sont définies : la zone apicale se situant entre les vertèbres limites de la scoliose et la zone contrôle qui contient les disques en dehors de la

Abstract

During skeletal growth, scoliosis progression is accelerated which implies asymmetrical loads on vertebrae and intervertebral discs. If scoliosis and its evolution have been studied for more than a century, a question stays unresolved: why does scoliosis progress in some people but either does not progress or spontaneously corrects itself in others? The study of intervertebral discs via multi-parametric MRI seems to be an encouraging approach. Indeed, MRI is non invasive and MRI parameters are sensitive to changes of mechanical and biochemical properties of intervertebral discs. We hypothesize MRI parameters are biomarkers of adolescent idiopathic scoliosis. Our specific objectives are to measure in vivo MRI parameters of young people with adolescent idiopathic scoliosis (AIS) and to study these MRI parameters as biomarkers of the scoliosis and its severity. Eleven patients with AIS who gave their informed consent were included in our multiparametric MRI protocol accepted by the ethic committee of our institution. The group was made up of 2 boys and 9 girls, 1 patient had a Risser grade of 0, 7 had a Risser grade of 4 and 3 had a Risser grade of 5, 6 patients had a Cobb angle less than 30° ad 5 had one more than 40°. All the acquisitions were realized on a 3T MRI Whole-body Philips Achieva X-Series. The acquisitions of sagittal plans weighted according to T1ρ, T2, MTR and diffusion were performed in 45 minutes. Mappings of T1ρ, T2, MTR, FA and MD were estimated. A region of interest of 4-mm-diameter circle located at the center of the intervertebral disc was chosen for each disc. Statistical analyses were made with means of these regions of interest. The nucleus was segmented because it is the part of the disc where the degeneration is the most visible. For each patient, 2 areas were defined: the apical zone between end vertebrae and the control zone that was composed of discs outside the scoliotic curve. ANOVAs were performed according to the Risser grades, apical or control zone, Cobb angles and Pfirrmann grades. Moreover, agglomerative hierarchical clustering was proposed to study the classification of discs according to their localization in the spine (apical zone versus control zone) and according to the Cobb angle (low Cobb angle vs. High Cobb angle).