Cours 6 - Méthodes d'investigation chez l'animal et l'etre humain Flashcards
Étude des phénomènes électriques dans les tissus/cellules d’un organisme vivant.
Électrophysiologie
Étude des tissus via la méthode de coloration
Histologie
Électrophysiologie (2)
- Enregistrement par des microélectrodes de la variation du potentiel électrique (émise par un ou plusieurs neurones).
- Auto-stimulation électrique : Électrodes Implantées - Enregistrement neuronal
Électrophysiologie –> Avantages
résolution spatiale excellente mais limitée aux neurones ciblés, résolution temporelle excellente (précis)
Électrophysiologie –> Limites
onéreux, faible accessibilité (longue procédure), méthode invasive (l’animal doit être anesthésié)
La modulation d’un comportement suite à une lésion permet aux chercheurs de proposer qu’une région est engagée dans telle ou telle fonction.
Études de Lésion
Lésion expérimentale chez l’animal (2)
- L’étendue d’une lésion (chimique, anatomique) est controlée (ce qui assure la validité de la conclusion)
- L’extrapolation de l’animal a l’etre humain (en respectant certaines limites)
Lésion naturelle chez l’être humain:
- L’étendue est variable d’un individu à un autre (ex. accident voiture, AVC)
- Ce qui limite la validité de la conclusion
Elevated plus maze (EPM) –> Test utilisé chez les rongeurs pour mesurer les comportements dits anxieux (modèles neurobiologiques de l’anxiété)
ÉTUDES COMPORTEMENTALES ET PHARMACOLOGIQUES
Études des mécanismes physiologiques dans la mémoire
Tâche de mémoire spatiale de Morris (1984)
Investigations qui permettent de tester les effets de certains agents pharmacologiques (médicaments; drogues) sur le comportement.
ÉTUDES COMPORTEMENTALES ET PHARMACOLOGIQUES
Études en génétique moléculaire qui permettent de ___
mieux comprendre l’effet de certains gènes et certaines variations alléliques sur le comportement.
Études génétiques (3)
- Études de “knockout”
- Études transgéniques:
- Études optogénétique
Études de “knockout”
Souris génétiquement modifiées.
Inactivation d’un gène (ci-contre GRP120 + alimentation riche)
Études transgéniques:
Souris génétiquement modifiées – ajout d’ADN étranger
Ex: oncosouris prédisposées à développer le cancer - utile pour développer des traitements
Études optogénétique
modification Génétique & Utilisation de l’Optique ; méthode (2000) qui consiste à modifier génétIquement certains neurones pour les rendre sensibles à la lumière. Active ou inhibe à distance grâce à un rayon de lumière
Méthodes d’investigation chez l’être humain (2)
- Méthodes subjectives
- Méthodes objectives
questionnaires & entrevues
Méthodes subjectives
divers types; méthodes de neuroimagerie
Méthodes objectives
Permettent de voir les structures du cerveau
Les méthodes anatomiques
Permettent de voir le cerveau en action
Les méthodes fonctionnelles
Méthodes anatomiques (5)
- Radiographie
- Tomodensitométrie (CT Scan)
- Angiographie
- Imagerie par résonance magnétique
- Imagerie de diffusion
Radiographie: Faisceau de rayons X (3)
- Capté par une plaque photographique où s’imprime une image.
- Montre les tissus osseux, mais ne permet pas de voir le cerveau.
- Utilité clinique : Confirmer la présence d’une fracture du crâne
Visualisation matière grise et blanche et ventricules du cerveau (1970) (Prix Nobel 1979 Housfiled & Cormark)
Tomodensitométrie (rayons X)
Tomodensitométrie (rayons X)
Source de rayons X qui tourne autour de la tête et des capteurs électroniques sensibles aux rayons X situés de l’autre côté enregistrent l’information qui est ensuite reconstruite par ordinateur (création d’une image/traitement informatique pour une reconstruction 2D/3D tranche du cerveau).
Utilisation clinique –> tomodensitométrie (ct scan)
Permet de déceler une tumeur, une hémorragie
Tomodensitométrie (ct scan) –> Avantages
- Rapide
- Peu coûteux en comparaison aux autres méthodes d’imagerie cérébrale
- MAIS rayon X donc irradiation importante
Angiographie (rayons X) (2)
- Injection d’un agent de contraste dans le sang pendant le CT-scan –> Agent de contraste : absorbe les rayons X
- Permet d’opacifier temporairement les vaisseaux sanguins
Angiographie : Utilisation clinique
Permet de détecter un anévrisme, une hémorragie, une tumeur hyper vascularisée
C’est cette énergie, ce signal qui est utilisé pour créer l’image du cerveau
Lorsque la fréquence cesse et que l’atome revient en phase avec le champ magnétique, une énergie (signal radio faible) est dégagée et enregistrée (RESONANCE)
Imagerie par résonance magnétique (IRM)
Cette technique donne accès à une analyse détaillée de l’organisation du cerveau comme le CT-scan n’avait pas réussi à le faire sans utiliser de rayons X
Meilleure résolution que le CT-scan et tous les plans de coupe dans 1 seule acquisition
imagerie par résonance magnétique (IRM)-
Utilisation en clinique, en recherche clinique et en recherche fondamentale
imagerie par résonance magnétique (IRM)
Imagerie par résonance magnétique (IRM) (3)
- Technique d’imagerie non invasive.
- Création d’images via la mise en résonance des atomes d’hydrogène
- Le champ magnétique de l’IRM provoque des changements d’état des protons
IRM - Fonctionnement (3)
- Tête placée dans un champ magnétique puissant –> Atomes d’hydrogène s’alignent au champ magnétique (magnétisation
- Application de différents gradients (ou modifications) dans le champ magnétique perturbe l’alignement des atomes (EXCITATION)
- Lorsque la fréquence cesse et que l’atome revient en phase avec le champ magnétique, une énergie (signal radio faible) est dégagée et enregistrée (RESONANCE)
Les méthodes d’imagerie fonctionnelles
- Électroencéphalographie intracrânienne
- Électroencéphalographie (EEG)
- Magnétoencéphalographie (MEG)
- IRMf (fonctionnelle)
- Tomographie par émission de positons (TEP)
- Stimulation cérébrale profonde (SCP)
- Stimulation magnétique transcrânienne répétée (rTMS)
Méthodes fonctionnelles dites directes –> Mesure de l’activité neuronale (3)
- Electroencéphalographie intracranienne
- Électroencéphalographie
- Magnétoencéphalographie
Électroencéphalographie intracranienne (2)
- Électrodes en surface ou implantées
- L’enregistrement intracrânien enregistre l’activité du cerveau au moyen d’électrodes en profondeur.
EEG: Électroencéphalographie – Avantages (3)
- mesure directe de l’activité neuronale
- résolution temporelle excellente (ms)
- non-invasif, peut être utilisé dans diverses populations
Électroencéphalographie intracranienne - Utilisation (2)
- Détecter avec précision un foyer épilepsique
- Études fondamentales menées pendant les périodes d’attente
EEG: Électroencéphalographie – Désavantages (4)
- Résolution spatiale faible; chaque électrode couvre environ 3cm2
- Difficile de connaître la localisation exacte de l’activité électrique
- Signal extrêmement faible, il doit être amplifié
- Fragile aux interférences et aux artéfacts
Fragile aux interférences et aux artéfacts - EEG
Os du crâne/méninges diminuent le signal, lignement des paupières, activité cardiaque, autres appareils électriques dans la pièce
EEG: Électroencéphalographie (3)
Mesure l’activité électrique recueillie à la surface du scalp qui reflète celle du cortex sous-jacent
Variation du potentiel électrique émis par
une population corticale
neurones pydamidaux
Magnétoencéphalographie - MEG (3)
- Tous les courants électriques génèrent des champs magnétiques.
- Les neurones génèrent des courants électriques, il est possible d’enregistrer leur champ magnétique.
- Similaire à l’EEG, mais ce sont les champs magnétiques qui sont enregistrés
Dans une pièce isolée pour ne pas avoir d’interférence et des capteurs amplifieront le signal (capteur dans un environnement d’hélium liquide à -269°C)
MEG
Les neurones pyramidaux sont modélisés comme des dipôles électriques générant un champ magnétique.
MEG
Signal très faible p/r au champ magnétique de la Terre (1 milliard x + faible)
Magnétoencéphalographie - MEG
Dans une pièce isolée pour ne pas avoir d’interférence et des capteurs amplifieront le signal (capteur dans un environnement d’hélium liquide à -269°C)
MEG
MEG - Avantages (4)
- Bonne résolution spatiale (meilleure que EEG mais moins bonne que IRM)
- Excellente résolution temporelle (ms)
- Non invasif
- Champs magnétiques peu déviés par le crâne
MEG - Désavantages/Limites (2)
- Coût onéreux
- Beaucoup plus complexe que l’EEG (analyse, protocoles expérimentaux)
Méthodes fonctionnelles dites indirectes - associées au flot sanguin (2)
- Imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (fMRI)
- Tomographie par émission de positron positon
Imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf) (3)
- Mesure indirecte de l’activité neuronale (liée au débit sanguin)
- Permet, en combinaison à l’IRM (structure), de déterminer les régions sollicitées/activées lors de l’exécution d’une tâche.
- 2 états sont comparés
fMRI - Étapes (2)
- Les neurones lorsqu’ils s’activent, ont besoin de davantage d’oxygène et de glucose.
- La vascularisation cérébrale répond à cette demande en augmentant le flux sanguin porteur de ces nutriments essentiels pour le neurone
L’IRMf mesure la ___
consommation d’oxygène grâce à la mesure du ratio oxyhémoglobine déoxyhémoglobine
Ce ratio représente les changements de concentration d’oxygène dans le sang (indicative de l’activité dans le cerveau
fMRI; oxy/déoxy
fMRI : Image anatomique vs Image fonctionnelle
fMRI –> Avatanges (3)
- Excellente résolution spatiale (IRM : 1mm3 ; IRMf : 3mm3)
- On y voit toutes les structures du cerveau (matière grise et blanche)
- Non invasif
fMRI –> Désavantages (3)
- Exclusion de tous ceux qui ont du métal dans le corps (prothèse)
- Claustrophobie, sensibilité au bruit
- Dispendieux (disponibilité)
Tomographie par émission de positrons (TEP) (3)
- Étudie la fonction et non la structure
- Injection d’un radiotraceur dans la circulation sanguine
- Visualisation du métabolisme cellulaire
Principe d’un TEP cerebral
Plus les neurones s’activent, plus ils consomment de glucose.
Utilité clinique : TEP (2)
- Détection de tumeurs
- Métabolisme anormal
Avantages - TEP
Capable de cibler un système de neurotransmission
Désavantages/Limites - TEP (4)
- Faible résolution temporelle et spatiale 5-10mm3 vs IRMf (mesure indirecte de l’activité neuronale)
- Coût élevé et accessibilité difficile
- Très invasif et contre-indication (limite radioactivité)
- Intervalle inter-essais nécessaire
Méthodes de stimulation (2)
- Stimulation cérébrale profonde
- Stimulation magnétique transcranienne
Nécessite l’implantation chirurgicale d’un système comprenant électrodes cérébrales et d’un boîtier(s) de stimulation
Stimulation cérébrale profonde (SCP)
Utilisation –> La stimulation cérébrale profonde (SCP)
Tx Parkinson, Trouble TCC, Dépression
Méthode d’induction (neuromodulation)
La stimulation magnétique transcrânienne (rTMS)
Technique qui permet de modifier l’activité d’une région spécifique du cerveau pour une période très brève.
La stimulation magnétique transcrânienne (rTMS)
La stimulation magnétique transcrânienne (rTMS) (2)
- Un anneau de fil électrique placé à la surface du crâne émet un champ magnétique qui induit un faible courant électrique dans les régions visées du cerveau.
- Ce courant peut activer les neurones (stimulation) ou les inhiber (lésion virtuelle).
La stimulation magnétique transcranienne (rTMS) –> Avantages
- Démonstration d’une relation region/fonction
- Utilisé en clinique: Tx depression
EEG, MEG –> En résumé
TEP –> En résumé
IRMf –> En résumé
L’ensemble de toutes ces études qui permet d’accéder à une meilleure compréhension des ___
différents phénomènes physioloqiques, comportementaux et cognitifs de l’être humain.
