Élaboration d'un outil logiciel d'analyse des données de spectroscopie proche infrarouge pour l'étude du vieillissement cognitif

La communauté des chercheurs en neurosciences de la cognition et en vieillissement accueille toujours de manière enthousiaste les nouvelles modalités d'imagerie cérébrale. Auparavant, le fonctionnement du cerveau n'était étudié qu'au travers de la performance des sujets aux tâches cognitives. L'introduction des techniques d'imagerie a donc permis, au sens quasi littéral du terme, de voir l'activité dans le cortex. La forte dépendance entre le système circulatoire cérébral et le système nerveux ainsi que la capacité de la spectroscopie proche infrarouge en éclairage continu (SPIR en éclairage continu) à suivre l'évolution de la concentration en hémoglobine désoxygénée (HbR) aussi bien qu'en hémoglobine oxygénée (HbO) ont fait de cette modalité un outil d'investigation de choix. Cependant, l'étude du vieillissement cognitif suppose de pouvoir comparer l'activité cérébrale observée chez des sujets d'âges différents. Or le signal de SPIR en éclairage continu est aussi affecté par les changements qui interviennent au niveau de l'anatomie ou des propriétés des tissus vis-à-vis de la lumière. Tout changement relié à l'âge a donc un impact non nul sur les observations que nous permettent de mener la SPIR en éclairage continu. Un des éléments essentiels d'un modèle du vieillissement du cortex est le facteur de chemin optique différentiel (DPF), il permet de corriger les biais introduits par l'ensemble de ces transformations anatomiques et physiologiques. Et, alors que les études portant sur des populations très agées connaissent un intérêt croissant, ce facteur n'a été à ce jour étudié que jusqu'à l'âge de 51 ans. C'est de cette nécessité de correction du signal qu'a émergé le sujet de cette maîtrise. Son ambitieux objectif est de fournir un des premiers outils permettant de normaliser les activités détectées en SPIR en éclairage continu dans le cortex. Une chaîne d'analyse des données acquises lors d'études multimodales mettant en jeu l'imagerie à résonance magnétique (IRM) anatomique et fonctionnelle, la spectroscopie résolue en temps (TRS) et la SPIR en éclairage continu a été conçue et intégrée au logiciel d'analyse statistique Statistical Parametric Mapping (Wellcome Trust Centre for Neuroimaging, UCL) (SPM) (Wellcome Trust Centre for Neuroimaging, UCL). Elle permet de traiter de grandes quantités de données avec simplicité et fournit des cartes statistiques de l'activité cérébrale. Grâce aux nouveaux horizons qu'a ouvert cet outil, une étude poussée du DPF a pu être menée : pour la première fois, le DPF a pu être évalué jusqu'à l'âge de 72 ans. Les résultats de ce travail montrent qu'au niveau du cortex préfrontal, les simulations utilisant les images anatomiques IRM et les mesures en TRS proposent des changements similaires du DPF avec l'âge. Cependant, nos résultats sont sous-évalués de manière systématique par rapport aux valeurs couramment utilisées et publiées en 1996 par Duncan et al.. Notre conclusion est que les propriétés d'absorption a et de diffusion s trouvées dans la littérature ne correspondent pas aux véritables caractéristiques des tissus. Le DPF dépendrait beaucoup plus de a et s que de l'anatomie. Ainsi l'individualisation des propriétés d'absorption et de diffusion des tissus serait un pas décisif vers des reconstructions précises et fiables de l'activité cérébrale.