Quantification de la microstructure de la moelle épinière humaine par IRM et application chez des patients avec sclérose en plaques

Les pathologies degeneratives de la moelle epiniere sont encore aujourd'hui mal diagnostiquees et laissent les patients dans un etat de souffrance et de doute. L'imagerie par resonance magnetique (IRM) permet d'obtenir des informations quantitatives sur la microstructure de la matiere blanche. Nous avons demontre la faisabilité d'estimer la densite et le diametre des axones dans la moelle epiniere humaine en utilisant une IRM unique au monde installee a Boston, le "scanner Connectom", capable d'atteindre des gradients de champ magnetique de r@@mT/m. Cependant cette methode ne donne qu'une information partielle de la microstructure de la matiere blanche et ne tient pas compte de la gaine de myeline entourant les axones. Cette gaine de myeline permet d'assurer une bonne conductivite des axones et peut degenerer dans certaines pathologies comme la sclerose en plaques. Nos collaborateurs de l'université McGill ont proposé de combiner cette technique avec l'IRM quantitative de la myeline afin de mesurer son g-ratio, ou ratio du diametre interne sur externe de la myeline. Durant cette these, j'ai mis en place les techniques d'IRM de la microstructure, j'ai valide ces methodes en utilisant l'histologie a large champ de vue, puis je les ai appliquees chez des patients avec sclerose en plaques pour une application clinique.

Abstract

Degenerative pathologies of the spinal cord are still difficult to diagnose today, leaving patients in a state of constant suffering and constant doubt about their future. Magnetic Resonance Imaging (MRI) can gather quantitative information about the white matter microstructure by playing on the phase and relaxation of the spins. Using a unique MRI system capable of magnetic gradients of r@@mT/m, the “Connectom scanner”, we showed that neuronal fibers (axons) density and diameter can be measured in the human spinal cord in vivo using diffusion MRI. Although very informative, this method only provides a partial description of the tissue and no direct information about the myelin sheath that surrounds the axons is extracted. The myelin sheath improves the speed and frequency of action potentials that are transmitted through the axons, and an alteration of myelin integrity leads to paralysis in diseases such as multiple sclerosis. Our collaborators at McGill University proposed to combine the diffusion technique with quantitative myelin imaging technique in order to measure the thickness of the myelin sheath. In this thesis, I developed quantitative MRI techniques in the spinal cord, I validated these methods using large-scale histology, and I applied them on patients with multiple sclerosis.