Applications de l’ASL

La reproductibilité de ces différentes méthodes a été étudiée par plusieurs équipes, mais l’ASL est encore, à ce jour, réservée à la recherche, du fait d’un faible SNR, de difficultés méthodologiques à sa mise en œuvre (choix des paramètres optimaux), et au post- traitement du signal.

Chez des sujets sains, plusieurs auteurs (64,69–72,74) ont étudié la perfusion cérébrale avec les différentes techniques, et sur des IRM de champs magnétique différents (1.5T, 3T, 4T). Un gradient antéro-postérieur a pu être observé (75). Ye et al (71) ont calculé les temps de transit artériel du sujet sain dans la substance grise, sur une IRM 1.5T, en estimant la vitesse du sang à ≤ 20cm/s. 0.15 secondes était le temps mis par les protons de l’eau pour aller du plan de marquage aux artères de larges calibres. 0.5 secondes, celui mis pour aller du plan

de marquage aux artères de petits calibres. 0.94 secondes (dans ce dernier cas, des gradients éliminant le signal des spins marqués dans les artères ont été appliqués), celui mis pour aller du plan de marquage aux sites d’échanges capillaires. Ces résultats soulignent l’importance du temps nécessaire au passage des spins dans la microcirculation artérielle de la région d’intérêt. Ainsi, même si le plan de marquage était mis à la partie la plus proximale du plan d’acquisition des images, les spins nécessiteraient malgré tout d’environ 0.55 secondes pour atteindre les sites d’échanges capillaires.

Outre l’évaluation de la perfusion cérébrale, l’ASL a permis également une évaluation de l’activité neuronale chez des sujets sains. En effet, l’ASL fonctionnelle peut explorer les fonctions visuelles, motrices, et du langage, en comparaison avec la TEP et l’effet BOLD (61)(62)(76). Elle permet de cartographier les modifications de l’activité neuronale après une tâche motrice, ou cognitive, ou après une stimulation sensitive ou sensorielle (62). Elle permettrait notamment d’explorer la plasticité cérébrale, et ainsi, les possibilités de récupération fonctionnelle après une lésion. Elle est basée sur la théorie du couplage neurovasculaire, selon laquelle l’activité neuronale entraîne une augmentation locorégionale de la consommation en oxygène et du débit sanguin cérébral. L’utilisation de l’effet BOLD est la méthode de référence (Figure 9). Son contraste repose sur les propriétés paramagnétiques de la déoxyhémoglobine, qui est augmentée suite à l’hyperoxygénation capillaroveineuse dans les zones activées. Ses principales limitations sont dues à sa sensibilité au signal des veines macroscopiques, compromettant sa résolution spatiale, et à sa sensibilité aux modifications de la vasoréactivité cérébrale, source de potentiels faux-négatifs de l’activation (62), notamment dans la pathologie neuro-oncologique et neurovasculaire. L’ASL fonctionnelle permet d’accéder directement à la quantification absolue du débit sanguin cérébral, et serait donc moins sensible à la contamination veineuse, mais son SNR est faible de façon intrinsèque (75), ce qui limite son application en routine clinique.

Figure 9. Principe de génération du signal ASLf et BOLD, d’après Raoult et al (28)

CBF : débit sanguin cérébral, CBV : volume sanguin cérébral, CMRO2 : taux métabolique

cérébral d’oxygène, [dHb] : concentration en déoxyhémoglobine.

L’application de l’ASL à la pathologie vasculaire aigue a débuté au début des années 2000. En 2000, Chalela et al (77), démontraient que les anomalies perfusionnelles de quinze patients avec un infarctus cérébral à la phase aiguë (dans les premières 24 heures) étaient corrélées à la sévérité clinique et au devenir à trente jours.

Son utilité a aussi été démontrée dans la pathologie cérébro-vasculaire chronique, notamment dans le cadre des sténoses carotidiennes, avant et après endartériectomie (76). En 1998, Detre et al (75) démontraient, chez onze patients, qu’il existait une hypoperfusion dans l’hémisphère ipsilatéral à la sténose carotidienne la plus significative. Jones et al (78) ont mesuré la perfusion cérébrale avant et après endartériectomie chez des patients ayant une sténose carotidienne, par un marquage des spins artériels unilatéral d’un côté puis de l’autre. Avant la chirurgie, le CBF du territoire de l’artère cérébrale moyenne homolatéral à la sténose était plus bas que le territoire controlatéral, bien que non statistiquement significatif. Le territoire homolatéral recevait une suppléance venant de la carotide controlatérale. Après

Tâche, stimulation

↑ Activité neuronale

Couplage neurovasculaire

↑ CBF ↑ CBV ↑ CMRO2

↓ [dHb]

endartériectomie, cette suppléance diminuait et le CBF du territoire homolatéral augmentait. Le facteur prédictif d’une augmentation du CBF dans ce territoire homolatéral était un CBF normalisé (soit une bonne suppléance) avant la chirurgie, et non le taux de la sténose carotidienne. Ce qui souligne le fait que le pourcentage de sténose carotidienne est un élément insuffisant pour l’évaluation du statut hémodynamique dans l’hémisphère homolatéral à la sténose, et l’importance de l’autorégulation cérébrale et du réseau de collatéralité (78).

Dans la pathologie tumorale, elle évalue le débit sanguin tumoral (TBF : Tumor Blood Flow) et pourrait différencier les gliomes de bas grade de ceux de haut grade (TBF plus important dans les gliomes de haut grade), les gliomes de haut grade des lymphomes (TBF moins élevé dans les lymphomes), et les glioblastomes des métastases (TBF des métastases intermédiaire entre ceux des gliomes de haut et bas grades, CBF péri-tumoral augmenté dans les glioblastomes) (76). Ainsi, l’ASL constituerait une alternative non invasive à la DSC MR pour l’évaluation de la perfusion des tumeurs cérébrales (79,80).

Dans la maladie d’Alzheimer, la sévérité de la démence serait corrélée à l’hypoperfusion des régions temporale, pariétale, frontale, et cingulaire postérieure (76,81). Chao et al (82) ont montré une corrélation entre le pattern de perfusion des régions pariétale inférieure et frontale moyenne droites, et la conversion du déficit cognitif léger en démence.

Dans l’épilepsie (76), l’étude couplée des CBF et du métabolisme neuronal permet de prédire la latéralité des épilepsies temporales, montrant l’utilité de l’ASL dans les bilans pré- chirurgicaux. De façon plus confidentielle, elle est utilisée dans les troubles neuropsychiatriques (76).