Nouvelles perspectives pour l'imagerie cérébrale fonctionnelle

Intervention de Denis Le Bihan, membre de l'Académie des Sciences, directeur de l'Unité de Neuro-imagerie du CEA, Orsay.

L'imagerie par résonance magnétique nucléaire fonctionnelle (IRMf) permet de révéler les régions du cerveau précisément activées dans le fonctionnement psychologique étudié simultanément par les méthodes appropriées. Notre collègue, Denis Le Bihan, dont l'œuvre vient d'être récompensée par le Grand Prix scientifique de l'Institut de France a tout d'abord rappelé le principe de cette technique :

Quand les neurones d'une région cérébrale spécialisée s'activent pour traiter une information, l'énergie nécessaire à cette activation provient essentiellement du sucre et de l'oxygène pour brûler celui-ci. Ces éléments, non stockés dans les neurones, sont alors captés dans les vaisseaux sanguins voisins, l'oxygène est libéré à partir de l'hémoglobine portée par les globules rouges ; c'est cette libération qui est visualisée par l'IRM et constitue un témoin certain bien qu'indirect, de l'activation des neurones.
En effet, sous un champ magnétique intense la magnétisation de l'hémoglobine qui a libéré son oxygène (déoxyhémoglobine) diffère de l'oxyhémoglobine.

En réalité la création du signal RMN se fait en deux temps. Le cerveau est placé dans un puissant champ magnétique qui aligne les noyaux des atomes dans l'axe du champ. Un deuxième champ magnétique oscillant dans la gamme des hautes fréquences radio perturbe l'équilibre en entraînant une " résonance nucléaire ". Quand l'excitation cesse, le système ainsi perturbé revient à l'équilibre et réémêt un signal dit " temps de relaxation ". C'est à partir de ce signal que l'image va être construite.

Mais cette méthode est limitée, actuellement, dans ses résolutions spatiales (de l'ordre du millimètre) et temporelles (de l'ordre de la seconde) avec l'intensité des champs magnétiques utilisés : 1,5 Tesla (15.000 Gauss) en milieu hospitalier et 3 Tesla (T) dans les centres de recherche ; et avec des radio -fréquences de 64 Mhz.

Le défi du projet européen d¹un Centre de neuro-imagerie " Neurospin " qui a été confié à Denis Le Bihan, est d'installer un " plateau technique " équipé d'outils d'une puissance à ce jour inégalée, entièrement destinés à l'étude du cerveau humain, normal et malade. On veut atteindre des champs de l'ordre de 10 T pour l'Homme (17 T pour la souris) ainsi que des fréquences d'oscillation de 500Mhz. Le défi est aussi de regrouper dans ce centre, à l'image de ce qui existe déjà, à plus petite échelle, au Service Hospitalier Frédéric Joliot, des équipes pluridisciplinaires et internationales : physiciens, informaticiens biologistes, neurologues, psychologues, ce qui constituera un effectif de 160 personnes.

Neurospin sera implanté sur les terrains du CEA, à Saint Aubin, entre Saclay et Orsay. Ce vaste projet est très avancé et son démarrage est prévu pour l'année prochaine.

Par Vincent BLOCH