L'imagerie par résonance magnétique en contraste de phase (PC-MRI) et l'imagerie par flux en quatre dimensions (4D-Flow) révèlent une association modifiée entre la dynamique du liquide céphalorachidien (LCR) et le système vasculaire cérébral dans la maladie d'Alzheimer, reflétant d'éventuelles altérations du système glymphatique et offrant une méthode quantitative non invasive pouvant servir de biomarqueur complémentaire et de suivi de la maladie.
Article de recherche
Évaluation quantitative de l'association liquide céphalorachidien-vasculaire dans la maladie d'Alzheimer par imagerie par résonance magnétique en contraste de phase et 4D-Flow
* These authors contributed equally
Dans cet article
Résumé
Résumé
Du point de vue neuropathologique, le changement pathologique le plus connu à ce jour dans la maladie d'Alzheimer (MA) est principalement l'hyperphosphorylation de la protéine tau, qui conduit à la formation de négriens neurofibrillaires intracellulaires (NNF) et au dépôt de protéines amyloïdes, notamment l'accumulation de la protéine amyloïde (Aβ) et d'autres agrégats protéiques en dehors des cellules, entraînant la formation de négriens neurofibrillaires. Le système glymphatique, entraîné par la pulsation artérielle, élimine les déchets, y compris l'amyloïde-β, via les espaces périvasculaires (EPV). Dans la MA, une dysfonction vasculaire et des perturbations du sommeil à ondes lentes ont été observées séparément, et on suppose que ces deux facteurs altèrent l'élimination glymphatique. Toutefois, les liens de causalité entre ces facteurs restent à démontrer, et le cycle auto-renforçant proposé—selon lequel une défaillance vasculaire pourrait aggraver le dépôt de protéines et endommager davantage le système vasculaire—reste spéculatif. Cette étude a utilisé une imagerie par résonance magnétique en ciné phase-contraste bidimensionnelle (IRM PC-MRI) et une imagerie par résonance magnétique en flux quadridimensionnel (4D-Flow) afin de quantifier des paramètres hydrodynamiques, notamment le flux du liquide céphalorachidien (LCR) dans l'aqueduc cérébral (AC) et le flux sanguin dans l'artère carotide interne (ACI). Une association altérée entre LCR et système vasculaire a été observée dans la MA, suggérant un possible engagement du système glymphatique. L'intégration des métriques de flux du LCR et du flux vasculaire fournit un cadre prometteur de biomarqueurs pour la détection précoce et le suivi de la MA. La PC-MRI et la 4D-Flow révèlent une association altérée entre LCR et système vasculaire dans la maladie d'Alzheimer, reflétant une possible altération glymphatique et offrant une méthode quantitative non invasive pouvant servir de biomarqueur complémentaire et de suivi de la maladie.
Introduction
La maladie d'Alzheimer (MA) est le type de démence le plus courant — un trouble neurologique progressif et irréversible caractérisé par une perte de mémoire et un dysfonctionnement cognitif1,2. Avec une incidence mondiale en forte augmentation3, la détection précoce et l'intervention précoce suscitent un intérêt croissant à l'échelle mondiale.
L'étiologie précise de la maladie d'Alzheimer (AD) reste incertaine en raison de sa physiopathologie complexe. Les caractéristiques neuropathologiques clés comprennent des enchevêtrements neurofibrillaires intracellulaires dus à l'hyperphosphorylation de la protéine tau, ainsi que des plaques extracellulaires d'amyloïde-β (Aβ)1. Des données de plus en plus nombreuses suggèrent qu'une élimination altérée de l'Aβ, plutôt que sa surproduction, constitue un facteur majeur de l'accumulation amyloïde, favorisant ainsi l'apparition et la progression de la maladie4. Une voie critique pour l'élimination de l'Aβ dans le cerveau est le système glymphatique, un réseau d'élimination des déchets périvasculaire médié par l'aquaporine-4 (AQP4)5,6. Un dysfonctionnement du système glymphatique compromet l'afflux du liquide céphalorachidien (CSF) dans le parenchyme cérébral via les espaces paravasculaires, entravant ainsi l'échange entre le CSF et le liquide interstitiel (ISF) et gênant l'élimination des déchets métaboliques, notamment de l'Aβ7. Des modifications des biomarqueurs de la maladie d'Alzheimer, détectables par tomographie par émission de positons (PET) ou analyse du CSF, peuvent précéder les symptômes cliniques de plusieurs années8. Des études menées chez des souris modèles de la maladie d'Alzheimer indiquent la présence d'anomalies du système glymphatique avant même le dépôt d'Aβ9,10, soulignant son rôle dans l'élimination des déchets cérébraux via les voies périvasculaires.
Les dynamiques du LCR et l'hémodynamique cérébrale sont essentielles pour comprendre le vieillissement et les troubles cognitifs. Le LCR maintient l'homéostasie du SNC, facilite l'élimination des déchets et assure une protection mécanique. Le schéma d'écoulement du sang cérébral est lié à divers facteurs, notamment la compliance du tissu cérébral, l'intégrité vasculaire, les variations de la pression intracrânienne11 et le dépôt cortical de protéine tau12,13. Le débit sanguin cérébral, les pulsations artérielles et la vasomotion sont des indicateurs clés de la santé cérébrovasculaire, en particulier chez les personnes âgées et les patients atteints de la maladie d'Alzheimer14. Des anomalies des dynamiques du LCR sont associées à divers troubles neurologiques, notamment la maladie d'Alzheimer et l'hydrocéphalie à pression normale (HPN)15,16. Des études récentes ont montré que la gravité de la maladie d'Alzheimer pourrait être liée à des modifications de la perméabilité du plexus choroïde, suggérant que les troubles de la circulation du LCR jouent un rôle dans le développement de la maladie d'Alzheimer17.
Des techniques d'imagerie avancées telles que l'IRM à flux 4D et l'IRM ciné par contraste de phase (PC) 2D ont considérablement amélioré la capacité d'évaluer ces changements dynamiques. L'IRM-PC quantifie de manière non invasive la vitesse, la direction et l'intensité du signal des flux artériel, veineux et du LCR intracrânien au cours d'un cycle cardiaque18. L'IRM à flux 4D capture l'écoulement sanguin tridimensionnel au fil du temps, permettant une évaluation hémodynamique complète, incluant la contrainte de cisaillement pariétale et la vitesse de l'onde de pouls19. De précédents travaux fondamentaux utilisant l'IRM ciné PC 2D ont établi son intérêt pour la quantification des dynamiques du flux sanguin et du LCR1,20,21,22. Par exemple, des pulsations cérébro-artérielles élevées mesurées par IRM-PC 2D ont été associées à des lésions microvasculaires et à un déclin cognitif chez les personnes âgées23. Récemment, des études utilisant l'IRM du flux sanguin 4D ont fourni des informations essentielles sur la relation entre la dynamique cérébrovasculaire et l'altération cognitive, certaines recherches montrant qu'une augmentation de la pulsatility artérielle est associée à un déclin cognitif, en particulier chez les populations atteintes de la maladie d'Alzheimer (AD) et de troubles cognitifs légers (MCI)24. Par ailleurs, les dernières avancées en IRM-PC en temps réel offrent une perspective plus approfondie pour capturer les phénomènes transitoires d'écoulement25.
Cette étude vise à utiliser l'IRM de phase contrastée (PC-IRM) pour quantifier les marqueurs hydrodynamiques du LCS dans l'aqueduc cérébral et les indicateurs hémodynamiques des macrovaisseaux cervicaux, explorer les différences entre les groupes MA, CIM et CN, et corréler ces paramètres avec les scores cognitifs. L'intégration de ces modalités d'imagerie pourrait améliorer les capacités diagnostiques et orienter des stratégies thérapeutiques ciblées pour les troubles neurologiques15.
Protocole
Participants
Les participants ont été recrutés auprès du service de neurologie de l'hôpital municipal de Ningde et de l'Université normale de Ningde entre novembre 2022 et novembre 2023. Selon les critères d'inclusion et d'exclusion, 35 patients (16 atteints de la maladie d'Alzheimer [AD], 19 atteints de troubles cognitifs légers [MCI]) et 25 sujets âgés en bonne santé (témoins normaux [NC]) ont été inclus. Un consentement éclairé a été obtenu de tous les participants ainsi que des familles des personnes présentant un trouble cognitif. Cette étude a été réalisée conformément aux principes de la Déclaration d'Helsinki. L'approbation a été accordée par le comité d'éthique de l'hôpital municipal de Ningde (n° d'approbation : 20200901).
Les critères d'inclusion étaient un âge compris entre 50 et 85 ans, la volonté de subir une IRM et de donner un consentement éclairé, ainsi que la capacité à terminer l'imagerie avec l'aide de la famille ou en plusieurs séances si nécessaire. Les critères d'exclusion comprenaient la présence de tumeurs cérébrales ; une maladie cardiovasculaire sévère ; des antécédents de troubles psychiatriques ; un traumatisme crânien antérieur ; des troubles neurologiques majeurs tels que des infections du système nerveux central, la maladie de Parkinson, la maladie de Huntington, l'épilepsie ou la sclérose en plaques ; des maladies systémiques sévères ; des implants métalliques non amovibles ; des déficiences sensorielles sévères empêchant l'évaluation cognitive ; des artefacts d'image ; et la latéralité gauche.
Les diagnostics de la maladie d'Alzheimer (AD), du trouble cognitif léger (MCI) et de la cognition normale (NC) ont été établis par deux neurologues selon les critères de l'Institut national du vieillissement et de l'Association Alzheimer (NIA-AA). Un diagnostic d'AD probable nécessitait une détérioration cognitive et fonctionnelle progressive ; un diagnostic de MCI nécessitait une altération cognitive objective avec préservation de la fonction quotidienne ; un diagnostic de NC nécessitait l'absence d'anomalies cognitives ou neurologiques. Un diagnostic consensuel a été établi pour tous les participants. La confirmation par biomarqueurs n'était pas systématiquement disponible, ce qui constitue une limite de l'étude. Tous les outils et matériaux utilisés dans cette étude sont répertoriés dans le Tableau des matériaux.
Données cliniques
Les données démographiques et cliniques ont été recueillies, notamment l'âge, le sexe, le niveau d'éducation, les antécédents médicaux (hypertension, diabète, hyperlipidémie) ainsi que les résultats de l'examen physique. La fonction cognitive a été évaluée à l'aide du mini-examen de l'état mental (MMSE) et de l'évaluation cognitive de Montréal (MoCA).
Acquisition des images
L'imagerie a été réalisée sur un appareil d'IRM de 3,0 T à l'aide d'une bobine dédiée tête-cou. Le protocole d'imagerie comprenait une séquence de récupération d'inversion atténuant les fluides pondérée en T2 (T2-FLAIR), une imagerie de diffusion (DWI), une imagerie pondérée en T1 en coupe sagittale et une IRM en contraste de phase (comprenant des séquences ciné en contraste de phase 2D et d'écoulement 4D). Tous les participants ont été placés en position décubitus dorsal, tête en avant, la tête étant immobilisée à l'aide de coussinets en mousse et une protection auriculaire étant appliquée afin de réduire les artefacts liés aux mouvements.
IRM ciné de contraste de phase bidimensionnelle
Une séquence ciné de contraste de phase 2D (tranche ciné PC rapide) a été acquise perpendiculairement à l'aqueduc cérébral moyen, tel que défini sur les images localisatrices sagittales pondérées en T1. Les paramètres d'imagerie étaient les suivants : champ de vue, 24 × 24 cm ; épaisseur de coupe, 5,0 mm ; temps de répétition/temps d'écho, 20,2/6,1 ms ; matrice, 288 × 256 ; taille du pixel, 0,83 × 0,94 mm ; bande passante, 31,25 kHz ; nombre d'excitations, 1,0 ; angle de bascule, 20° ; vitesse d'encodage, 12 cm/s ; synchronisation périphérique ; et 20 à 30 phases par cycle cardiaque. La vitesse d'encodage a été choisie afin de capturer adéquatement l'écoulement du LCR dans l'aqueduc sans repliement de signal. La durée d'acquisition variait de 1 à 3 minutes, selon la fréquence cardiaque du participant.
IRM à flux quadridimensionnel
Une séquence de flux 4D (Sag 4D Flow) a été réalisée afin de couvrir la région cervicale des artères carotides. Les paramètres d'imagerie étaient les suivants : champ de vue, 24 × 24 cm ; épaisseur de coupe, 1,0 mm ; espacement entre coupes, 2,0 mm ; 40 à 50 coupes ; temps de répétition/temps d'écho, 6,6/2,8 ms ; matrice, 180 × 180 ; taille du pixel, 1,33 × 1,33 mm ; bande passante, 62,50 kHz ; nombre d'excitations, 1,0 ; angle de bascule, 15° ; vitesse d'encodage, 50 cm/s ; et 20 à 30 phases par cycle cardiaque. La vitesse d'encodage de 50 cm/s a été choisie pour capturer adéquatement le flux artériel carotidien tout en minimisant le repliement de signal. La durée d'acquisition variait de 1 à 3 minutes selon la fréquence cardiaque. Toutes les images ont été analysées à l'aide d'un logiciel spécialisé de post-traitement (Tableau des matériaux).
Traitement et analyse des images
Analyse des paramètres liés au liquide céphalorachidien
Les images bidimensionnelles de phase et d'amplitude ciné PC ont été analysées à l'aide d'un logiciel spécialisé de post-traitement (Figure 1A–D). Deux radiologues (chacun ayant trois ans d'expérience en imagerie neurologique) ont tracé indépendamment des régions d'intérêt (ROI) le long du bord externe de l'aqueduc cérébral à son aire maximale en coupe transversale, identifiée sur le repère sagittal pondéré en T1 et confirmée sur l'image d'amplitude. Chaque radiologue a délimité la ROI deux fois, avec un intervalle d'au moins deux semaines entre les sessions. Une correction de la phase de fond a été effectuée à l'aide de l'algorithme intégré de correction des tissus stationnaires du logiciel, qui soustrait la phase moyenne d'une région de tissu statique (placée dans le parenchyme du mésencéphale adjacent à l'aqueduc) des images de phase codées en vitesse afin de minimiser les effets des courants de Foucault et des termes de Maxwell. Les paramètres suivants ont été obtenus pour chaque participant : vitesse systolique maximale (vitesse maximale en systole, PSV), vitesse diastolique maximale (vitesse maximale en diastole, PDV), volume d'éjection net et courbes de débit. L'aire transversale de l'aqueduc a été enregistrée (Figure 2). La fiabilité inter-observateurs et intra-observateurs a été évaluée à l'aide de coefficients de corrélation intraclasse (CCI) à effets aléatoires bidirectionnels pour un accord absolu ; les deux ont dépassé 0,90 pour tous les paramètres.
Figure 1 : Acquisition et traitement des images d'écoulement du liquide céphalorachidien. (A) Image localisatrice sagittale en pondération T1 montrant le positionnement de la coupe ciné 2D en contraste de phase, placée perpendiculairement à l'aqueduc cérébral moyen (ligne pointillée). (B) Image de magnitude de la séquence ciné 2D montrant la structure anatomique de l'aqueduc cérébral. (C) Image de phase de la séquence ciné 2D montrant l'intensité du signal d'écoulement du LCR. Abréviations : CA = aqueduc cérébral ; LCR = liquide céphalorachidien. Veuillez cliquer ici pour visualiser une version agrandie de cette figure.
Figure 2 : Courbe représentative de la vitesse d'écoulement du liquide céphalorachidien. Courbe de la vitesse d'écoulement en fonction du temps illustrant le profil d'écoulement biphasique et quasi-sinusoidal du LCR sur un cycle cardiaque complet. La courbe illustre les variations de vitesse pendant la systole et la diastole. Abréviations : LCR = liquide céphalorachidien. Veuillez cliquer ici pour visualiser une version agrandie de cette figure.
Analyse des paramètres liés au flux de l'artère carotide interne
Les données de flux en quatre dimensions ont été reconstruites et analysées à l'aide du module 4D Flow d'un logiciel spécialisé de post-traitement. Une correction du décalage de phase a été appliquée en utilisant un ajustement polynomial du premier ordre aux régions tissulaires statiques. L'artère carotide interne gauche (ACIG) a été isolée à l'aide d'un outil de segmentation semi-automatique basé sur un seuil, avec affinage manuel, générant ainsi un volume angiographique tridimensionnel. Une ligne centrale du vaisseau a été calculée automatiquement, et trois plans transversaux orthogonaux à cette ligne centrale ont été placés au niveau du segment C1 (environ 2 à 3 cm au-dessus de la bifurcation carotidienne), espacés de 5 mm entre plans adjacents. L'artère carotide interne gauche a été choisie pour l'analyse en raison de son trajet anatomique et de ses caractéristiques d'écoulement constants ; l'artère carotide interne droite n'a pas été évaluée afin de limiter la durée de l'examen et la charge pour le participant. Bien qu'une approche unilatérale ait été adoptée pour des raisons de faisabilité dans cette étude exploratoire, une évaluation bilatérale est justifiée dans les recherches futures. Pour chaque plan, la lumière du vaisseau a été délimitée à l'aide d'un algorithme semi-automatique de détection de contours, avec ajustement manuel à chaque phase cardiaque (environ 20 images par cycle) (Figure 3A–D).
À partir des contours du lumen résolus en fonction du temps, les paramètres suivants ont été calculés : la vitesse maximale du flux, le volume de flux par cycle cardiaque et la contrainte de cisaillement moyenne sur la paroi (WSS). La WSS a été déterminée à l'aide de la formule suivante :
WSS = μ × (∂v/∂r)|_paroi (1)
où µ = 0,004 Pa·s est la viscosité supposée du sang, et ∂v/∂r est le gradient de vitesse perpendiculaire à la paroi du vaisseau, obtenu en ajustant un profil parabolique aux données de vitesse proches de la paroi à chaque position circonférentielle et en moyennant sur la circonférence de la lumière. Des cartes de vitesse d'écoulement, de vecteurs et de contrainte de cisaillement pariétal (WSS) ont été générées, et des courbes temporelles de débit et de contrainte de cisaillement pariétal ont été tracées. Les valeurs provenant des trois plans ont été moyennées afin d'obtenir une valeur unique représentative par participant. Tout le traitement d'images a été effectué indépendamment par les deux mêmes radiologues, et la moyenne de leurs mesures a été utilisée pour l'analyse statistique (Figure 4).
Figure 3 : Reconstruction tridimensionnelle et analyse hémodynamique de l'artère carotide interne gauche. (A) Reconstruction tridimensionnelle en rendu volumétrique de l'artère carotide gauche après segmentation du vaisseau. (B) Positionnement des trois plans d'analyse en coupe transversale (Flux 1–3) le long du segment C1. (C) Cartes de vitesse d'écoulement. (D) Diagrammes vectoriels montrant la direction du flux. (E) Cartes de contrainte de cisaillement pariétal. Abréviations : LICA = left internal carotid artery ; WSS = wall shear stress. Veuillez cliquer ici pour visualiser une version agrandie de cette figure.
Figure 4 : Courbes de post-traitement de l'artère carotide interne gauche. Courbes de débit en fonction du temps (panneau gauche) et courbes de contrainte de cisaillement pariétale en fonction du temps (panneau droit) sur un cycle cardiaque complet. Différentes couleurs représentent les trois plans d'échantillonnage (rouge, jaune, vert). Abréviations : LICA = artère carotide interne gauche ; WSS = contrainte de cisaillement pariétale. Veuillez cliquer ici pour visualiser une version agrandie de cette figure.
Analyse statistique
Les données ont été analysées à l'aide de logiciels statistiques standards (Tableau du matériel). Les variables normalement distribuées, évaluées par le test de Shapiro–Wilk, ont été exprimées en moyenne ± écart-type (ET) et comparées par une ANOVA à un facteur. Les variables non normalement distribuées ont été exprimées en médiane (écart interquartile) et comparées par le test de Kruskal–Wallis. Les variables catégorielles ont été comparées par le test du chi-deux. Une ANCOVA avec l'âge et le niveau d'éducation comme covariables a été utilisée pour les comparaisons entre groupes, avec une correction de Bonferroni pour les comparaisons multiples. La corrélation de Spearman et une régression linéaire multiple ont été utilisées pour évaluer les relations entre les mesures d'imagerie et cognitives, en ajustant pour les facteurs de risque vasculaire (hypertension, diabète, hyperlipidémie). Une analyse de la courbe ROC (receiver operating characteristic) a été réalisée pour évaluer la performance diagnostique de chaque paramètre d'imagerie. La surface sous la courbe (AUC), la sensibilité et la spécificité ont été calculées. Les analyses ROC ont été effectuées sans ajustement aux covariables afin d'évaluer la performance discriminante intrinsèque de chaque paramètre. Toutefois, compte tenu des différences observées entre groupes en âge et en niveau d'éducation, des analyses complémentaires ajustées à ces covariables ont donné des résultats concordants. Une valeur de p bilatérale < 0,05 a été considérée comme statistiquement significative. Une liste complète des matériaux et équipements utilisés dans cette étude est fournie dans le Tableau du matériel.
Résultats
Informations cliniques de base et scores cognitifs
La cohorte comprenait 16 participants atteints de MA, 19 de MCI et 25 de CN. Les groupes étaient comparables en termes de sexe, poids, taille, IMC, facteurs de risque cardiovasculaire et fréquence cardiaque (p > 0,05), mais différaient par l'âge (p = 0,026) et le nombre d'années d'éducation (p = 0,033) (Tableau 1). Comme prévu, les scores totaux et sous-scores du MMSE et du MoCA différaient significativement entre les groupes (tous p < 0,001), avec MA < MCI < CN (Tableau 2).
Comparaison des différences intergroupes concernant les paramètres liés au liquide céphalorachidien
Tous les aqueducs étaient perméables. Le flux de LCR dans l'aqueduc cérébral présentait une pulsation biphasique au cours du cycle cardiaque (Figure 2). Sur les images en phase, un signal élevé (blanc, Figure 5A) indiquait un flux dans le sens rostro-caudal (même direction que le gradient d'encodage), tandis qu'un signal faible (noir, Figure 5B) indiquait un flux dans le sens caudo-rostral (opposé au gradient d'encodage). Après ajustement pour les covariables, le groupe MCI présentait un volume d'éjection net plus élevé que le groupe NC (p = 0,041). Le volume diastolique était inférieur dans le groupe MCI (p = 0,024) et dans le groupe AD (p = 0,002) par rapport au groupe NC. La vitesse systolique de pointe était plus faible dans le groupe AD par rapport aux groupes NC (p = 0,001) et MCI (p = 0,025). La surface de l'aqueduc ne différait pas de manière significative entre les groupes (Tableau 3).
Figure 5 : Images en contraste de phase de l'écoulement du liquide céphalorachidien dans l'aqueduc cérébral. (A) Image en phase montrant le LCR comme un signal élevé (blanc), indiquant un écoulement dans le sens rostro-caudal (identique au gradient d'encodage). (B) Image en phase montrant le LCR comme un signal faible (noir), indiquant un écoulement dans le sens caudo-rostral (opposé au gradient d'encodage). Échelles : 5 mm. Abréviations : CA = aqueduc cérébral ; LCR = liquide céphalorachidien. Veuillez cliquer ici pour visualiser une version agrandie de cette figure.
Comparaison des différences intergroupes concernant les paramètres liés à l'artère carotide interne
La vitesse maximale de flux de l'ACI était plus faible chez les patients atteints de MA par rapport aux sujets contrôles (p = 0,001) et aux patients avec un trouble cognitif léger (p = 0,023). La contrainte de cisaillement moyenne sur la paroi (WSS) était plus faible chez les patients atteints de MA par rapport aux sujets contrôles (p = 0,003). Le volume de flux par cycle ne présentait aucune différence intergroupe (Tableau 4).
Résultats de l'analyse de corrélation entre les indices du liquide céphalorachidien et de l'artère carotide interne et les scores cognitifs
La vitesse maximale en systole, la vitesse maximale en diastole, la vitesse d'écoulement maximale de l'ACI gauche et la contrainte de cisaillement moyenne sur la paroi étaient positivement corrélées aux scores totaux du MMSE et du MoCA (tous les p < 0,001) (Tableau 5). Des associations plus fortes ont été observées avec les sous-scores d'orientation, de calcul, de rappel et de mémoire.
Analyse multivariable
Après ajustement pour l'hypertension, le diabète et l'hyperlipidémie, la vitesse maximale de flux de l'ACI a présenté une corrélation positive avec la VPS de la CA (β = 0,155, p < 0,001), tandis que la CMC moyenne de l'ACI a présenté une corrélation négative avec la VPD de la CA (β = −0,134, p = 0,005) (Tableau 6).
Analyse de la caractéristique de fonctionnement du récepteur
L'analyse de la caractéristique de fonctionnement du récepteur a montré que la vitesse systolique maximale de l'artère carotide, la vitesse diastolique maximale, la vitesse maximale du flux de l'ACIG et la contrainte tangentielle moyenne sur la paroi pouvaient différencier la maladie d'Alzheimer (AD) des sujets contrôles normaux (NC) (AUC 0,760–0,848, p < 0,05) (Tableau 7) (Figure 6). Compte tenu des différences entre groupes concernant l'âge et le niveau d'éducation, des analyses ROC supplémentaires ajustées pour ces covariables ont été réalisées et ont donné des résultats similaires, suggérant que la performance discriminante n'était pas substantiellement influencée par l'âge ou le niveau d'éducation. La vitesse maximale du flux de l'ACIG présentait la plus haute AUC (0,848), avec une sensibilité de 72,0 % et une spécificité de 93,8 % pour une valeur seuil de 36,91 cm/s. Pour distinguer la maladie d'Alzheimer (AD) de l'IDM, la VSM de l'AC, la vitesse maximale du flux de l'ACIG et la CTP moyenne ont montré une valeur diagnostique modérée (AUC 0,740–0,743, p < 0,05) (Tableau 8) (Figure 7).
Figure 6: Courbes caractéristiques de fonctionnement du récepteur pour différencier la maladie d'Alzheimer d'un contrôle normal. Courbes ROC pour la vitesse maximale systolique du conduit aqueduc cérébral (CA), la vitesse maximale diastolique du CA, la vitesse de flux maximale de l'artère carotide interne gauche (LICA) et la contrainte de cisaillement moyenne maximale de la paroi de la LICA. Abréviations : AD = maladie d'Alzheimer ; AUC = aire sous la courbe ; CA = aqueduc cérébral ; LICA = artère carotide interne gauche ; NC = contrôle normal ; ROC = caractéristique de fonctionnement du récepteur. Veuillez cliquer ici pour visualiser une version agrandie de cette figure.
Figure 7 : Courbes caractéristiques de fonctionnement du récepteur pour la différenciation de la maladie d'Alzheimer (AD) de l'altération cognitive légère (MCI). Courbes ROC pour la vitesse systolique maximale dans l'aqueduc cérébral (CA), la vitesse diastolique maximale dans l'aqueduc cérébral (CA), la vitesse maximale de flux dans l'artère carotide interne gauche (LICA) et la contrainte de cisaillement moyenne maximale dans la paroi de l'artère carotide interne gauche (LICA). Abréviations : AD = maladie d'Alzheimer ; AUC = aire sous la courbe ; CA = aqueduc cérébral ; LICA = artère carotide interne gauche ; MCI = altération cognitive légère ; ROC = caractéristique de fonctionnement du récepteur. Veuillez cliquer ici pour visualiser une version agrandie de cette figure.
DISPONIBILITÉ DES DONNÉES :
Le jeu de données numérique soutenant les analyses statistiques de cette étude — y compris les paramètres d'écoulement du LCS, les paramètres hémodynamiques de l'ACIg, le groupe de diagnostic et la fréquence cardiaque — est disponible sous forme de Tableau supplémentaire 1. Ce jeu de données a servi d'entrée directe pour toutes les comparaisons entre groupes, analyses de corrélation, modèles de régression et analyses ROC rapportées dans le manuscrit. L'échelle d'évaluation cognitive des participants à l'étude est présentée dans le Tableau supplémentaire 2. Les données démographiques et cliniques ne sont pas accessibles au public afin de protéger la confidentialité des participants ; des statistiques descriptives sont fournies dans les Tableaux 1 et 2. Les données d'imagerie brutes au format DICOM ne sont pas disponibles en raison de contraintes liées au volume des données et à la confidentialité. Toutes les données peuvent être obtenues auprès de l'auteur correspondant sur demande raisonnable, sous réserve de l'approbation du comité d'éthique institutionnel. Aucun code personnalisé n'a été développé ; les analyses ont utilisé un logiciel commercial (IBM SPSS Statistics).
| NC (n = 25) | IMC (n = 19) | AD (n = 16) | p | |
| Sexe (H/F) | 13/12 | 4/15 | 5/11 | 0.094 |
| Âge (année) | 62,24 ± 4,82 | 60,63 ± 8,17 | 69,44 ± 8,49 | 0,026* |
| Poids (kg) | 59,00 ± 7,59 | 61,00 ± 7,97 | 55,06 ± 9,58 | 0,141 |
| Taille (m) | 1,62 ± 0,08 | 1,59 ± 0,07 | 1,60 ± 0,08 | 0,413 |
| IMC (kg/m²) | 22,39 ± 2,51 | 23,69 ± 2,18 | 21,54 ± 3,13 | 0,054 |
| Hypertension (Oui/Non) | 5/20 | 7/12 | 6/10 | 0,349 |
| Diabète (Oui/Non) | 2/23 | 4/15 | 0/16 | 0,063 |
| Hyperlipidémie (Oui/Non) | 6/19 | 1/18 | 2/14 | 0,194 |
| Troubles du sommeil (Oui/Non) | 1/24 | 4/15 | 4/12 | 0,092 |
| Années de scolarité (année) | 5,00 (10,50) | 5,00 (12,00) | 0,00 (2,00) | 0,033* |
| Fréquence cardiaque | 69,52 ± 11,02 | 67,63 ± 9,59 | 70,75 ± 13,26 | 0,709 |
Tableau 1 : Caractéristiques cliniques de base des participants à l'étude. Les données sont exprimées en moyenne ± écart-type, médiane (intervalle interquartile) ou nombre (%). Abréviations : AD = maladie d'Alzheimer ; BMI = indice de masse corporelle ; F = femme ; M = homme ; MCI = trouble cognitif léger ; NC = témoin normal. *p < 0,05 indique une différence statistiquement significative.
| NC (n = 25) | MCI (n = 19) | AD (n = 16) | p | |
| Score MMSE | ||||
| score total | 27,80 ± 1,29 | 23,42 ± 2,36 | 16,50 ± 2,00 | 0,000* |
| orientation | 10 (0) | 8 (3) | 5,5 (1) | 0,000* |
| mémoire | 3 (0) | 3 (0) | 3 (0) | 0,525 |
| numération | 5 (0) | 4 (2) | 1 (3) | 0,000* |
| rappel | 2 (2) | 0 (2) | 0 (0) | 0,000* |
| langage | 8 (0) | 8 (0) | 6,5 (2) | 0,000* |
| imitation structurale visuo-spatiale | 0 (1) | 0 (1) | 0 (0) | 0,494 |
| Score MoCA | ||||
| score total | 24,80 ± 2,96 | 18,79 ± 3,74 | 10,63 ± 4,18 | 0,000* |
| fonctions exécutives et visuo-spatiales | 4 (2) | 2 (2) | 1 (1) | 0,000* |
| dénomination | 3 (0) | 3 (1) | 2 (2) | 0,001* |
| attention | 6 (1) | 5 (1) | 1,5 (5) | 0,000* |
| langage | 3 (2) | 2 (2) | 1 (3) | 0,067 |
| abstraction | 2 (1) | 1 (2) | 0 (2) | 0,001* |
| mémoire et rappel différé | 3 (2) | 0 (3) | 0 (0) | 0,000* |
| orientation | 6 (0) | 4 (2) | 3 (1) | 0,000* |
Tableau 2 : Comparaison des scores cognitifs entre les trois groupes. Les données sont présentées sous forme de moyenne ± écart type ou médiane (intervalle interquartile). Abréviations : AD = maladie d'Alzheimer ; MCI = trouble cognitif léger ; MMSE = examen cognitif rapide (Mini-Mental State Examination) ; MoCA = évaluation cognitive de Montréal (Montreal Cognitive Assessment) ; NC = contrôle normal. Une valeur de p < 0,05 indique une différence statistiquement significative.
| NC | MCI | AD | NC vs MCI | NC vs AD | MCI vs AD | |
| Volume total d'éjection (mL) | 0.47 ± 0.22 | 0.37 ± 0.02 | 0.37 ± 0.02 | 0.188 | 0.325 | 0.828 |
| Volume net d'éjection (mL) | 0.02 ± 0.01 | 0.03 ± 0.02 | 0.03 ± 0.02 | 0.041* | 0.16 | 0.633 |
| Vitesse systolique maximale (cm/s) | 6.72 ± 1.79 | 5.96 ± 1.76 | 4.67 ± 1.17 | 0.136 | 0.001* | 0.025* |
| Vitesse diastolique maximale (cm/s) | 5.60 ± 1.98 | 4.35 ± 1.83 | 3.68 ± 1.62 | 0.024* | 0.002* | 0.253 |
| Débit positif (cm/s) | 0.17 ± 0.07 | 0.19 ± 0.11 | 0.17 ± 0.79 | 0.716 | 0.639 | 0.426 |
| Débit négatif (cm/s) | 0.08 ± 0.05 | 0.11 ± 0.08 | 0.11 ± 0.09 | 0.223 | 0.41 | 0.774 |
| Volume positif (mL) | 0.04 ± 0.02 | 0.04 ± 0.02 | 0.03 ± 0.02 | 0.793 | 0.655 | 0.494 |
| Volume négatif (mL) | 0.02 ± 0.01 | 0.03 ± 0.02 | 0.03 ± 0.04 | 0.216 | 0.372 | 0.814 |
Tableau 3 : Comparaison des paramètres d'écoulement du liquide céphalorachidien dans l'aqueduc cérébral entre les groupes. Les données sont exprimées comme moyenne ± écart-type. Abréviations : AD = maladie d'Alzheimer ; CA = aqueduc cérébral ; MCI = trouble cognitif léger ; NC = témoin normal. Une différence statistiquement significative est indiquée par p < 0,05.
| NC | MCI | AD | NC contre MCI | NC contre AD | MCI contre AD | |
| Volume du débit sanguin (mL) | 2,58 ± 0,76 | 2,49 ± 0,78 | 2,44 ± 0,74 | 0,84 | 0,629 | 0,764 |
| Vitesse maximale du débit (cm/s) | 39,73 ± 7,07 | 36,89 ± 7,95 | 31,26 ± 4,25 | 0,214 | 0,001* | 0,023* |
| Contrainte de cisaillement moyenne sur la paroi (Pa) | 0,45 ± 0,16 | 0,38 ± 0,15 | 0,29 ± 0,83 | 0,172 | 0,003* | 0,063 |
Tableau 4 : Comparaison des paramètres hémodynamiques de l'artère carotide interne gauche entre les groupes. Les données sont exprimées comme moyenne ± écart-type. Abréviations : AD = maladie d'Alzheimer ; LICA = artère carotide interne gauche ; MCI = trouble cognitif léger ; NC = témoin normal ; Pa = pascals. Une valeur de p < 0,05 indique une différence statistiquement significative.
| CA | LICA | ||||||||||
| volume net de battement (ml) | vitesse systolique maximale (cm/s) | vitesse diastolique maximale (cm/s) | vitesse maximale de flux (cm/s) | contrainte de cisaillement moyenne sur la paroi (Pa) | |||||||
| r | p | r | p | r | p | r | p | r | p | ||
| Score MMSE | |||||||||||
| Score total | 0,172 | 0,19 | 0,473 | 0,000* | 0,443 | 0,000* | 0,467 | 0,000* | 0,436 | 0,000* | |
| Orientation | 0,127 | 0,334 | 0,428 | 0,001* | 0,385 | 0,002* | 0,422 | 0,001* | 0,37 | 0,004* | |
| Mémoire | 0,119 | 0,364 | 0,049 | 0,709 | 0,197 | 0,131 | 0,064 | 0,629 | 0,162 | 0,216 | |
| Calcul | 0,136 | 0,299 | 0,283 | 0,028* | 0,261 | 0,044* | 0,462 | 0,000* | 0,385 | 0,002* | |
| Rappel | 0,146 | 0,267 | 0,429 | 0,001* | 0,348 | 0,006* | 0,432 | 0,001* | 0,355 | 0,005* | |
| Langage | 0,15 | 0,252 | 0,305 | 0,018* | 0,223 | 0,086 | 0,304 | 0,018* | 0,331 | 0,010* | |
| Imitation structurale visuo-spatiale | 0,043 | 0,742 | 0,087 | 0,508 | 0,068 | 0,604 | 0,25 | 0,054 | 0,124 | 0,346 | |
| Score MoCA | |||||||||||
| Score total | 0,209 | 0,11 | 0,498 | 0,000* | 0,403 | 0,001* | 0,439 | 0,000* | 0,407 | 0,001* | |
| Visuo-spatial et exécutif | 0,19 | 0,146 | 0,392 | 0,002* | 0,181 | 0,167 | 0,167 | 0,202 | 0,125 | 0,34 | |
| Nommage | 0,16 | 0,221 | 0,235 | 0,071 | 0,172 | 0,188 | 0,38 | 0,003* | 0,364 | 0,004* | |
| Attention | 0,147 | 0,264 | 0,321 | 0,013* | 0,193 | 0,14 | 0,305 | 0,018* | 0,39 | 0,002* | |
| Langage | 0,149 | 0,257 | 0,293 | 0,023* | 0,189 | 0,148 | 0,19 | 0,146 | 0,152 | 0,247 | |
| Abstraction | 0,339 | 0,008* | 0,215 | 0,099 | 0,1 | 0,447 | 0,11 | 0,403 | 0,158 | 0,227 | |
| Mémoire et rappel différé | 0,139 | 0,29 | 0,439 | 0,000* | 0,357 | 0,005* | 0,496 | 0,000* | 0,401 | 0,001* | |
| Orientation | 0,136 | 0,298 | 0,386 | 0,002* | 0,38 | 0,003* | 0,382 | 0,003* | 0,307 | 0,017* | |
Tableau 5 : Analyse de corrélation des paramètres du liquide céphalorachidien et de l'artère carotide interne avec les scores cognitifs. Les données sont présentées sous forme de coefficients de corrélation de Spearman (r) accompagnés des valeurs de p correspondantes. Abréviations : CA = aqueduc cérébral ; LICA = artère carotide interne gauche ; MMSE = Évaluation brève de l'état mental ; MoCA = Évaluation cognitive de Montréal ; Pa = pascals. Une valeur de p < 0,05 indique une corrélation statistiquement significative.
| CA | |||
| Vitesse systolique maximale (p value) | Vitesse diastolique maximale (p value) | ||
| LICA | Vitesse maximale du flux | 0.000* | 0.255 |
| Valeur moyenne du cisaillement pariétal | 0.223 | 0.005* | |
Tableau 6 : Analyse de régression multivariée de la vitesse d'écoulement du liquide céphalorachidien et de la pulsabilité de l'artère carotide interne. Les données sont présentées sous forme de coefficients de régression standardisés (β) accompagnés des valeurs de p correspondantes. Abréviations : CA = aqueduc cérébral ; LICA = artère carotide interne gauche. Une valeur de p < 0,05 indique une association statistiquement significative.
| AUC | Sensibilité | Spécificité | Seuil diagnostique | p | |
| CA | |||||
| Vélocité systolique maximale | 0.823 | 0.64 | 0.875 | 5.94 | 0.001* |
| Vélocité diastolique maximale | 0.76 | 0.92 | 0.5 | 3.255 | 0.005* |
| LICA | |||||
| Vélocité maximale du flux | 0.848 | 0.72 | 0.938 | 36.91 | 0.000* |
| Contrainte tangentielle moyenne sur la paroi | 0.826 | 0.8 | 0.75 | 0.315 | 0.000* |
Tableau 7 : Analyse de la caractéristique de fonctionnement du récepteur pour différencier la MA de la CC. AUC = surface sous la courbe ; MA = maladie d'Alzheimer ; AC = aqueduc cérébral ; AICG = artère carotide interne gauche ; CC = contrôle normal. Une valeur de p < 0,05 indiquait une performance diagnostique statistiquement significative.
| AUC | Sensibilité | Spécificité | Seuil diagnostique | P | |
| CA | |||||
| Vélocité systolique maximale | 0.74 | 0.789 | 0.688 | 4.9 | 0.016* |
| Vélocité diastolique maximale | 0.607 | 0.421 | 0.813 | 4.875 | 0.282 |
| LICA | |||||
| Vélocité maximale du flux | 0.743 | 0.579 | 0.938 | 36.65 | 0.014* |
| Contrainte tangentielle moyenne sur la paroi | 0.74 | 0.474 | 0.938 | 0.397 | 0.016* |
Tableau 8 : Analyse de la caractéristique de fonctionnement du récepteur pour différencier la MA de la CIM. AUC = surface sous la courbe ; MA = maladie d'Alzheimer ; AC = aqueduc cérébral ; AICG = artère carotide interne gauche ; CIM = trouble cognitif léger. Une valeur de p < 0,05 indiquait une performance diagnostique statistiquement significative.
Tableau supplémentaire 1 : Ensemble complet des données numériques pour les analyses statistiques. Ce tableau contient les données numériques anonymisées utilisées pour toutes les analyses statistiques, y compris les comparaisons entre groupes, les analyses de corrélation, les modèles de régression et les analyses de caractéristiques d'efficacité (ROC). Veuillez cliquer ici pour télécharger ce fichier.
Tableau supplémentaire 2 : Scores cognitifs dé-identifiés des participants à l'étude. Ce tableau contient les données d'évaluation cognitive dé-identifiées pour tous les participants, y compris les scores totaux et sous-scores du Mini-Mental State Examination (MMSE) et du Montreal Cognitive Assessment (MoCA). Les identifiants des participants ont été supprimés et remplacés par des identifiants anonymisés afin de protéger la confidentialité des patients. Abréviations : MMSE = Mini-Mental State Examination ; MoCA = Montreal Cognitive Assessment. Veuillez cliquer ici pour télécharger ce fichier.
Discussion
En combinant l'IRM de ciné-PC 2D et l'IRM de flux 4D, cette étude a évalué quantitativement les modifications de la dynamique du LCR et de l'hémodynamique macrovasculaire cervicale au cours du spectre de la maladie d'Alzheimer (AD), ainsi que leurs interactions. Les principaux résultats peuvent être résumés comme suit : (1) Les vitesses de flux maximales systolique et diastolique du LCR dans l'aqueduc cérébral étaient significativement réduites chez les patients atteints de la maladie d'Alzheimer et de troubles cognitifs légers (MCI), et ces réductions étaient corrélées aux scores cognitifs. (2) La vitesse maximale de flux et les contraintes de cisaillement pariétales (WSS) dans l'artère carotide interne gauche (LICA) étaient significativement plus faibles dans le groupe AD. (3) La vitesse maximale de flux dans la LICA présentait une corrélation positive avec la vitesse de flux systolique maximale du LCR dans l'aqueduc, tandis que la WSS moyenne dans la LICA montrait une corrélation négative avec la vitesse de flux diastolique maximale du LCR. (4) Ces paramètres hydrodynamiques, en particulier la vitesse maximale de flux dans la LICA, ont démontré une bonne efficacité diagnostique pour distinguer la maladie d'Alzheimer des sujets cognitivement normaux (NC) et des patients MCI. Ces résultats suggèrent une perturbation de l'unité d'association LCR-vaisseaux sanguins au cours de la progression de la maladie d'Alzheimer et indiquent que l'hémodynamique macrovasculaire cervicale pourrait constituer un indicateur d'imagerie indirect de la fonction glymphatique intracrânienne. Toutefois, cette interprétation reste spéculative et nécessite une validation directe dans des études futures.
Le modèle d'écoulement du LCS bidirectionnel et quasi-sinusoidal26,27,28 observé dans l'aqueduc correspond aux descriptions classiques établies par des études antérieures de PC-IRM en 2D29,21. Au cours d'un cycle cardiaque, la vitesse maximale d'écoulement systolique était constamment supérieure à la vitesse maximale d'écoulement diastolique du LCS dans l'aqueduc, produisant un volume par battement net constamment dirigé dans le sens céphalocaudal, ce qui est conforme aux études antérieures30. Toutefois, la réduction généralisée des vitesses maximales du LCS dans la MA et le CMI indique une altération de la force motrice principale responsable de cette oscillation physiologique. Selon le principe de Monro-Kellie, dans un volume intracrânien fixe, l'afflux pulsatile du sang artériel constitue le moteur principal générant le mouvement alternatif du LCS31,32. Par conséquent, la diminution de la pulsatility artérielle (exprimée par une vitesse maximale réduite et une contrainte de cisaillement pariétale réduite) observée dans les artères carotides dans la présente étude contribue probablement directement à l'atténuation de l'oscillation du LCS. Ceci est fortement confirmé par le résultat de régression multivariée montrant une corrélation positive entre la vitesse d'écoulement maximale de l'ACIG et la vitesse systolique maximale du LCS dans l'aqueduc. Notamment, bien que les vitesses maximales du LCS dans le groupe CMI présentaient une tendance à la baisse, le volume d'éjection net était paradoxicalement augmenté par rapport au groupe CN. Cela pourrait indiquer un mécanisme compensatoire précoce : lorsque la régulation neurovasculaire commence à s'affaiblir, la perfusion cérébrale pourrait tenter de maintenir le flux global de LCS en augmentant le volume d'éjection, de façon analogue à l'hyperémie compensatoire observée dans les études sur la réserve cérébrovasculaire. Avec la progression de la MA, cette compensation échoue finalement, se manifestant par un déclin généralisé de la dynamique du LCS observé dans le groupe MA.
La présente étude a révélé une vitesse d'écoulement et une contrainte de cisaillement pariétal (WSS) significativement réduites dans l'artère carotide interne des patients atteints de la maladie d'Alzheimer (AD). La WSS, force de friction tangentielle exercée par le sang en écoulement sur la paroi vasculaire, constitue un signal biomécanique essentiel au maintien de la santé endothéliale. Une WSS réduite est étroitement associée à une dysfonction endothéliale, à l'athérosclérose et au remodelage vasculaire. Dans le contexte de la maladie d'Alzheimer, une diminution de la WSS carotidienne pourrait aggraver la progression de la maladie selon deux voies principales : premièrement, elle contribue directement à une pression de perfusion cérébrale réduite et à un débit sanguin cérébral diminué, ce qui correspond au phénomène bien documenté d'hypoperfusion cérébrale observé dans la maladie d'Alzheimer. De nombreuses études ont montré que les lésions des substances blanches cérébrales33,34,35 et la diminution du débit sanguin cérébral36,37 sont des caractéristiques pathologiques importantes de la maladie d'Alzheimer. Deuxièmement, des signaux hémodynamiques anormaux pourraient, en altérant la fonction endothéliale, aggraver la rupture de la barrière hémato-encéphalique (BBB) et l'inflammation vasculaire, favorisant ainsi le dépôt de peptides β-amyloïdes (Aβ) et la propagation de la pathologie liée à la protéine tau38,39. Ceci déclenche ensuite des troubles microcirculatoires et favorise l'apparition et la progression de la maladie d'Alzheimer40. Ainsi, les modifications de l'hémodynamique carotidienne macrovasculaire ne sont pas simplement une cause de la réduction de la perfusion cérébrale, mais pourraient également en être une conséquence et un amplificateur liés à la pathologie vasculaire associée à la maladie d'Alzheimer. Une corrélation significative a été observée entre les paramètres hémodynamiques carotidiens et la vitesse d'écoulement du LCR dans l'aqueduc. Des preuves croissantes désignent la pulsation artérielle comme la force motrice centrale du système glymphatique — la voie d'élimination cérébrale assurant l'échange entre le LCR et le liquide interstitiel le long des espaces périvasculaires. L'association observée entre une vitesse carotidienne/contrainte de cisaillement pariétale plus élevée et une vitesse systolique du LCR plus importante pourrait s'interpréter comme le reflet d'une propulsion efficace du LCR vers le parenchyme cérébral par les voies périvasculaires, grâce à des pulsations artérielles vigoureuses. Des études récentes ont en outre confirmé le lien entre l'indice de pulsatility des artères carotidiennes et intracrâniennes et le système lymphatique cérébral, qui joue un rôle central dans la pathogenèse et la progression de la maladie d'Alzheimer41. Par conséquent, l'atténuation des oscillations du LCR résultant d'une faible pulsatility carotidienne chez les patients atteints de la maladie d'Alzheimer correspond probablement à une altération de l'élimination glymphatique, entraînant une élimination inefficace des déchets métaboliques tels que l'Aβ. Les mécanismes sous-jacents à cette association pourraient impliquer plusieurs facteurs : des modifications des concentrations du LCR en Aβ, en tau total et en tau phosphorylé chez les patients atteints de la maladie d'Alzheimer ou de troubles cognitifs légers (MCI), ainsi qu'une hypoperfusion cérébrale locale et des lésions de la substance blanche, qui pourraient indirectement contribuer à des vitesses anormales d'écoulement du LCR42. Cette interprétation est compatible avec les observations faites chez des modèles animaux de la maladie d'Alzheimer, dans lesquels un dysfonctionnement glymphatique a été rapporté avant même le dépôt de plaques. Toutefois, il convient de noter que ces interprétations restent indirectes, puisque la fonction glymphatique n'a pas été mesurée directement dans la présente étude, et que d'autres explications — telles qu'une compliance artérielle réduite, une atrophie cérébrale régionale ou une compliance intracrânienne modifiée — ne peuvent être exclues.
Les paramètres hydrodynamiques dérivés de l'IRM-PC étaient significativement corrélés aux scores cognitifs (MMSE/MoCA), en particulier dans les domaines fondamentaux tels que l'orientation, le calcul et la mémoire différée. Cette association pourrait refléter la sensibilité de ces paramètres aux modifications neuropathologiques étroitement liées aux troubles cognitifs associés à la maladie d'Alzheimer, notamment l'atrophie du cortex olfactif et du cortex temporal39, le dépôt de protéine tau dans le lobe temporal médian et le cortex pariétal médian, ainsi qu'une perfusion cérébrale réduite dans les régions du prosencéphale, de l'hippocampe, des ganglions de la base et du cortex temporal-pariéta43. Les résultats suggèrent que l'état mécanique des fluides dans le LCS et les artères carotides pourrait être associé à un dysfonctionnement neuronal lié à la maladie d'Alzheimer. Une analyse ROC a indiqué que la vitesse maximale du flux sanguin dans l'ACGI (seuil ≈ 36,9 cm/s) présentait une forte spécificité (>93 %) pour l'identification de la maladie d'Alzheimer. Cette observation suggère une valeur translationnelle potentielle : en tant que mesure d'IRM relativement rapide et standardisée, la vitesse du flux carotidien pourrait constituer un paramètre d'imagerie complémentaire pratique pour le dépistage précoce de la maladie d'Alzheimer ou pour le diagnostic différentiel avec d'autres démences. Bien que la sensibilité puisse être modérée lorsqu'elle est utilisée isolément, l'association de ce paramètre avec l'IRM structurelle, la TEP-Aβ ou des échelles cognitives pourrait améliorer les modèles diagnostiques multimodaux. Toutefois, ces interprétations reposent sur des mesures indirectes et nécessitent une validation dans des cohortes plus larges et indépendantes.
La présente étude comporte plusieurs limites qu'il convient de prendre en compte lors de l'interprétation des résultats. Premièrement, le dispositif transversal ne permet pas d'établir une inférence causale. Deuxièmement, la taille modeste de l'échantillon limite la puissance statistique et la généralisabilité. Troisièmement, les diagnostics cliniques ont été posés sans confirmation par biomarqueurs (Aβ42/p-tau dans le LCR ou TEP amyloïde), ce qui introduit une incertitude diagnostique potentielle. Quatrièmement, seule l'artère carotide interne gauche a été analysée. Cette approche unilatérale pourrait ne pas rendre compte de différences inter-hémisphériques potentielles en termes d'hémodynamique, et les résultats pourraient ne pas être entièrement généralisables au territoire carotidien droit. Des études futures avec une évaluation bilatérale sont nécessaires pour déterminer si les associations observées sont symétriques ou dépendantes du côté. Cinquièmement, la vitesse d'encodage (Venc) de 50 cm/s utilisée pour l'IRM en flux 4D, bien que choisie pour équilibrer la capture du flux carotidien et l'évitement du repliement de signal, pourrait avoir limité la précision des mesures de vitesse chez les participants présentant des vitesses de flux exceptionnellement élevées. Sixièmement, l'absence de mesures d'atrophie pondérées en T1 empêche d'évaluer si la diminution de la vitesse du flux était due à une atrophie du parenchyme plutôt qu'à une altération hémodynamique primaire. Septièmement, les interprétations reliant les modifications observées à un dysfonctionnement glymphatique restent indirectes, aucune imagerie glymphatique directe ni mesure d'élimination du LCR n'ayant été réalisée. Huitièmement, bien que les analyses ROC suggèrent une valeur diagnostique potentielle, ces résultats proviennent d'une seule cohorte et n'ont pas été ajustés sur l'âge et le niveau d'éducation dans l'analyse principale ; bien que des analyses supplémentaires ajustées aient donné des résultats cohérents, une validation dans des cohortes plus larges et indépendantes est nécessaire. Enfin, les résultats obtenus avec la courbe ROC nécessitent une validation dans des cohortes indépendantes. Les études futures devraient adopter des dispositifs longitudinaux, inclure une évaluation bilatérale des carotides et une imagerie structurelle, et intégrer des données issues de la multi-omique afin de valider ces résultats préliminaires.
En résumé, la présente étude combine l'IRM de ciné-phasage 2D et l'IRM d'écoulement 4D afin de démontrer l'atténuation concomitante des oscillations intracrâniennes du LCS et de l'hémodynamique macrovasculaire cervicale au cours du spectre de la maladie d'Alzheimer (MA), ainsi que leur interrelation. Ces altérations sont associées au degré de déficit cognitif et présentent une valeur diagnostique modérée. Les résultats confirment le rôle des facteurs vasculaires dans la physiopathologie de la MA et étendent la portée des anomalies hémodynamiques jusqu'à l'entrée carotidienne. Ces observations suggèrent l'hypothèse selon laquelle le flux pulsatile artériel carotidien pourrait contribuer à la fonction glymphatique intracrânienne, et que son atténuation pourrait potentiellement servir de corrélat d'imagerie indirect d'un dysfonctionnement glymphatique. Toutefois, cette interprétation reste spéculative et nécessite une validation directe dans des études futures. Ces observations offrent une perspective hydrodynamique sur la pathogenèse de la MA et pourraient orienter le développement d'outils de surveillance et d'évaluation dynamiques, non invasifs, pertinents pour la physiologie et la pathologie des fluides et des barrières du système nerveux central.
Déclarations de divulgation
Les auteurs n'ont pas d'intérêts financiers ou non financiers pertinents à divulguer.
Remerciements
Nous remercions sincèrement tous les participants et leurs tuteurs légaux pour leur participation à cette étude, ainsi que les techniciens en radiologie de l'hôpital municipal de Ningde pour leur soutien technique. Ce travail a été financé par le projet spécial de recherche sur le développement intégré de la faculté de médecine de l'université normale de Ningde [numéros de subvention 2024ZX70] et par le projet de technologie de la santé du Fujian, Chine [numéros de subvention 2022CXA060].
Matériaux
| Nom | Entreprise | Numéro de catalogue | Commentaires |
|---|---|---|---|
| Bobine tête-cou à 28 canaux | GE Healthcare, Waukesha, WI, USA | Fait partie du système GE SIGNA Architect ; https://www.gehealthcare.com | Bobine en réseau phasé dédiée à la réception, conçue pour l'imagerie combinée de la tête et du cou ; utilisée pour la réception du signal dans toutes les séquences IRM. |
| Séquence IRM ciné de contraste de phase 2D (Fast PC Cine Slice) | GE Healthcare, Waukesha, WI, USA | Fait partie du logiciel GE SIGNA Architect | Séquence de contraste de phase 2D rétrospectivement synchronisée ; utilisée pour quantifier la vitesse d'écoulement du LCR et le volume d'éjection dans l'aqueduc cérébral. Paramètres : Venc 12 cm/s, 20–30 phases par cycle cardiaque, acquises perpendiculairement à l'aqueduc. |
| Séquence IRM 4D de flux (Sag 4D Flow) | GE Healthcare, Waukesha, WI, USA | Fait partie du logiciel GE SIGNA Architect | Séquence de contraste de phase 3D résolue dans le temps ; utilisée pour capturer des données hémodynamiques spatialement résolues dans les artères carotidiennes cervicales. Paramètres : Venc 50 cm/s, 20–30 phases par cycle cardiaque, 40–50 coupes. |
| Poste de travail de post-traitement CVI42 (version 5.14) | Circle Cardiovascular Imaging, Calgary, Canada | https://www.circlecvi.com/cvi42/ | Logiciel spécialisé dans l'analyse cardiovasculaire et du flux ; utilisé pour la segmentation des vaisseaux, la délimitation des régions d'intérêt (ROI), la quantification du flux (LCR et sang) et le calcul du cisaillement pariétal. Version 5.14. |
| Scanneur IRM GE SIGNA Architect 3,0 T | GE Healthcare, Waukesha, WI, USA | https://www.gehealthcare.com/products/magnetic-resonance-imaging/signa-architect | Système IRM supraconducteur intégral à 3,0 T équipé d'une bobine quadratique tête-cou à 28 canaux ; utilisé pour toutes les acquisitions structurales, ciné PC 2D et de flux 4D. |
| IBM SPSS Statistics (version 25) | IBM Corp., Armonk, NY, USA | SCR_002865 ; https://www.ibm.com/products/spss-statistics | Logiciel d'analyse statistique ; utilisé pour toutes les statistiques descriptives, les comparaisons de groupes, les corrélations, les analyses de régression et l'analyse des courbes ROC. Version 25. |
Références
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