Des scientifiques cartographient la substance blanche cérébrale sur toute l'espérance de vie humaine chez 54 000 personnes

Comprendre comment la substance blanche du cerveau évolue tout au long de la vie humaine est essentiel pour détecter les signes précoces de maladies neurologiques et psychiatriques. Pourtant, jusqu'à présent, aucune référence normative à grande échelle n'existait pour la microstructure de la substance blanche. Cette étude comble cette lacune grâce au modèle normatif de microstructure cérébrale le plus complet à ce jour, regroupant des données d'IRM de diffusion provenant de 54 583 individus issus de 19 cohortes internationales, couvrant des âges allant de 4 à 91 ans.

L'équipe a appliqué une régression bayésienne hiérarchique (HBR) — une méthode capable de prendre en compte les différences de matériel d'imagerie, d'intensité de champ magnétique, de valeurs b et de protocoles d'acquisition entre les sites — pour modéliser la distribution statistique de quatre métriques DTI : l'anisotropie fractionnelle (FA), la diffusivité moyenne (MD), la diffusivité radiale (RD) et la diffusivité axiale (AD). Les modèles ont été construits pour 21 régions de substance blanche profonde ainsi qu'un composite global de substance blanche. Pour chaque région et chaque métrique, la méthode a généré des courbes en centiles (2e, 10e, 25e, 75e, 90e et 98e percentiles), séparément pour les hommes et les femmes, permettant un calcul de score de déviation au niveau individuel.

Des résultats clés ont émergé des courbes normatives concernant les trajectoires. La FA globale de la substance blanche suit une courbe en U inversé, atteignant un pic à 29 ans, ce qui reflète la myélinisation durant le développement suivie d'une dégradation progressive. Les trois métriques de diffusivité suivent des courbes en U dont les minima surviennent plus tardivement : RD à 37 ans, MD à 43 ans et AD à 53 ans — indiquant que différents aspects de l'intégrité microstructurale mûrissent et déclinent selon des échelles de temps distinctes. La variation régionale est également substantielle, les fibres d'association et les faisceaux à myélinisation tardive présentant un déclin plus précoce et plus prononcé que les voies sensorimotrices primaires.

Pour valider l'utilité clinique, les modèles normatifs ont été appliqués afin de détecter des déviations de la substance blanche dans trois contextes pathologiques. Dans la maladie d'Alzheimer et le trouble cognitif léger, des anomalies étendues de la substance blanche étaient concentrées dans le genou du corps calleux et les fibres d'association, les patients atteints de la maladie d'Alzheimer présentant des déviations plus importantes que ceux avec un trouble cognitif léger. Dans le syndrome de délétion 22q11.2 — une affection neurogénétique conférant un risque élevé de schizophrénie — des anomalies développementales distinctes de la substance blanche ont été détectées, notamment dans le fascicule longitudinal supérieur et le cingulum. Ces cartes de déviation individualisées ont révélé des patterns invisibles aux analyses cas-témoins classiques effectuées au niveau du groupe.

L'étude a également testé les hypothèses de rétrogénèse « dernier entré, premier sorti » et « le gain prédit la perte », examinant si les faisceaux à myélinisation tardive dégénèrent en premier lors du vieillissement. Les trajectoires normatives apportent un soutien partiel aux deux hypothèses, les régions à développement tardif présentant un déclin lié à l'âge plus prononcé. Les modèles normatifs et les scores centiles sont disponibles publiquement, conçus pour être enrichis au fur et à mesure que de nouveaux jeux de données émergent, et compatibles avec l'écosystème PCNPortal — ce qui en fait un outil clinique et de recherche pratique.