Using NIRS to Capture and Investigate Brain Pulsatility and Its Association with Aging and Cardiovascular Diseases

Alors que la longévité des humains augmente en raison des progrès de la recherche en santé, le vieillissement apparaît comme un facteur de risque critique pour un large éventail de pathologies humaines. « Un homme à l'âge de ses artères » est un dicton qui met l'accent sur l'importance des parois vasculaires en santé pour soutenir un vieillissement en santé. Chez un individu jeune et en bonne santé, lorsque le sang est pompé vers le cerveau, l'élasticité des artères atténue les fluctuations pulsatiles du sang, en particulier au niveau des grandes artères. Ainsi, malgré la nature pulsatile du sang dans les artères majeures, un écoulement continu est finalement atteint dans les capillaires cérébraux durant la systole et la diastole. Un métabolisme cérébral sain et une intégrité microvasculaire dépendent fortement d'un flux sanguin cérébral continu, même durant la diastole. Au cours du vieillissement, les parois artérielles des vaisseaux se modifient, devenant plus rigides et plus épaisses, diminuant ainsi leur capacité à amortir les fluctuations pulsatiles. Le résultat est qu'une pression d'impulsion plus élevée est transmise vers la microcirculation cérébrale. Une telle altération de l'interaction cœur-cerveau médiée par la fonction vasculaire est fondamentale pour une hypothèse biomécanique qui relie une pulsatilité artérielle plus élevée aux lésions cérébrales. Il est en effet supposé qu'une pulsatilité cérébrale plus élevée chez les personnes âgées contribue à la présence de dommages à la microcirculation cérébrale, à l'amincissement cortical et conséquemment au déclin cognitif. Il est connu que la présence de facteurs de risque cardiovasculaires tels que l'hypertension, le diabète et la dyslipidémie pourrait entraîner des dommages accumulés aux parois artérielles. Par conséquent, l'issue défavorable du vieillissement artériel sur le système vasculaire cérébral en aval peut être plus profonde en présence de facteurs de risque cardiovasculaire. L'autre facteur qui influence l'interaction cœur-cerveau est la performance du cœur car celui-ci est la source de la pulsatilité. Dans les maladies cardiaques, telles que la maladie coronarienne, l'une des maladies cardiaques liées à l'âge chez les personnes âgées, le flux sanguin cérébral du cerveau peut être réduit. Afin d'étudier la pulsatilité cérébrale et son association aux modifications cérébrales structurelles et hémodynamiques, trois études ont été ici menées. L'impact du vieillissement en bonne santé sur la pulsatilité cérébrale et son association à l'épaisseur corticale a été étudié en examinant des individus jeunes et plus âgés en bonne santé. Un protocole d'imagerie cérébral multimodal a été utilisé pour étudier la pulsatilité cérébrale. La pulsatilité intracrânienne a été indexée par imagerie par résonnance magnétique par contraste de phases (CP-IRM) dans les artères carotides et vertébrales internes et le canal du liquide céphalorachidien au niveau de l'espace sous-arachnoïdien cervical. La pulsatilité cérébrale régionale à travers le cortex a été quantifiée par une mesure de spectroscopie dans l'infrarouge proche (NIRS) fonctionnelle. L'association entre la pulsatilité et la performance cognitive a ensuite été explorée à l'aide de la tâche de Stroop. Les données NIRS fonctionnelles ont été utilisées pour indexer la pulsatilité chez les personnes âgées présentant des conditions de facteur de risque cardiovasculaire et une maladie coronarienne. Là, le NIRS fonctionnel a permis l'étude de l'hémodynamique cérébrale même dans une expérience basée sur la mobilité et a donc été utilisé pour étudier l'impact de la marche de faible intensité sur la dynamique de la pulsatilité cérébrale. Les résultats montrent le potentiel de contribution du NIRS fonctionnel pour étudier la pulsatilité cérébrale. Plus particulièrement, ils indiquent que la pulsatilité cérébrale évolue à la fois dans un contexte de vieillissement en santé et en présence de pathologies du vieillissement. Cette recherche suggère des pistes prometteuses pour de futures recherches sur la pulsatilité cérébrale en tant qu'indice potentiel de la santé cérébrovasculaire, soit un paramètre qui pourrait à terme devenir un nouvel indicateur de santé cérébrale dans le vieillissement en santé comme dans les cas de maladies cardio-vasculaires lors du vieillissement.