La connectivité fonctionnelle dans les TSA

La connectivité fonctionnelle (IRMfc) peut être étudiée soit pendant la performance d’une tâche, soit à au repos par la technique d'IRMf – resting state (IRMf-rs).

IV.3.2.1 Connectivité fonctionnelle lors d’une tâche

Bien que les principes de l’IRMfc aient été décrits pour la première fois dans les années 1990 (Biswal et al., 1995), il a fallu près d'une décennie pour que la technique soit appliquée à des

125 populations psychiatriques et cliniques. L’IRMfc utilise le même type de signal que l’IRMf (BOLD) mais au lieu de modéliser les changements de signal BOLD par rapport à une tâche, elle est fondée sur les corrélations du signal BOLD entre des voxels. Dans la population générale, l'approche IRMfc a été implémentée dans de nombreuses tâches, telles que la motricité (Biswal et al., 1995), la vision (Nir et al., 2006), le langage (Hampson et al., 2002), la mémoire de travail (Lowe et al., 2000) et l'attention (Fox et al., 2006).

Les études en IRMfc en activation dans les TSA ont débuté avec Just et ses collègues, qui ont rapporté des corrélations réduites chez les adultes avec TSA lors d’une tâche de langage entre dix paires de ROIs fronto-postérieures. Les auteurs ont suggéré qu’à l'origine des troubles du langage il y aurait une anomalie d'intégration et de synchronisation de l'information dans le réseau cortical responsable du traitement du langage. Sur la base de cette observation, ils ont présenté une théorie d'hypo-connectivité qui suggère que les TSA soit « causés par un circuit intégré dysfonctionnel » (Just et al., 2004).

Dans les années qui ont suivi, de nombreuses études en IRMfc en activation ont appuyé la théorie d'une hypo-connectivité dans les TSA, dont des études sur la mémoire de travail verbale (Koshino et al., 2005), les performances visuo-motrices (Villalobos et al., 2005), la compréhension des phrases (Kana et al., 2006), les fonctions exécutives (Just et al., 2007), l'inhibition (Lee et al., 2009), le traitement du visage (Kleinhans, Richards, et al., 2008), le contrôle cognitif (Solomon et al., 2009) et la théorie de l'esprit (Mason et al., 2008; Kana et

al., 2009).

Toutefois, il est à noter que certaines études ont rapporté des résultats en contradiction avec la théorie de l’hypo-connectivité. En effet, une hyper-connectivité fonctionnelle a été

126 rapportée chez des sujets avec TSA dans différentes tâches telles que le traitement visuo- moteur (Mizuno et al., 2006; Turner et al., 2006; Shih et al., 2011), l’expression faciale (Welchew et al., 2005), la mémoire (Noonan et al., 2009) et le langage (Shih et al., 2010).

IV.3.2.2 L’IRMf - Resting state

La découverte d’une activité intrinsèque synchronisée dans des régions éloignées du cerveau au repos, correspondant à un réseau fonctionnel, a conduit au développement de la recherche de connectivité fonctionnelle au repos (Raichle et al., 2001). L'IRMf – resting state (IRMf-rs) a fourni un outil adapté pour étudier les changements de connectivité entre certains régions et certains réseaux.

Depuis les premières publications utilisant le IRMf-rs dans la recherche dans les TSA (Cherkassky et al., 2006; Kennedy et al., 2006; Kennedy and Courchesne, 2008), cette technique a été largement utilisée, en particulier avec l'introduction de partage de données comme le réseau Autism Brain Imaging Data Exchange (ABIDE) (Di Martino et al., 2014).

Les premières études en IRMf-rs dans les TSA ont porté sur la connectivité du réseau du mode par défaut (default mode network, DMN), un réseau d'état de repos (RSN) activé lorsqu’un individu n’effectue aucune tâche précise. Les résultats de ces études soutiennent majoritairement la théorie de l’hypo-connectivité (Cherkassky et al., 2006; Assaf et al., 2010; Jones et al., 2010; Weng et al., 2010). Certaines de ces études ont exploré la relation entre l’hypo-connectivité du DMN et la sévérité des symptômes autistiques. En effet, Assaf et al. ont démontré que l’hypo-connectivité était corrélée à la sévérité des symptômes mesurés par le score social dans l’ADOS, les individus de score plus élevés (symptômes plus sévères) montrant

127 un degré plus élevé d’hypo-connectivité au DMN (Assaf et al., 2010). Weng et ses collègues ont répliqué ce résultat avec une analyse RoI (Weng et al., 2010).

La recherche en IRMf-rs dans les TSA s'est étendue au-delà de la connectivité du DMN pour examiner d'autres réseaux. Ebisch et ses collègues ont examiné la connectivité de l'insula, une région considérée comme importante pour la conscience de soi et des autres, et ont rapporté une hypo-connectivité de l'insula antérieure et postérieure (Ebisch et al., 2011). D'autres études ont montré une hypo-connectivité dans les régions du cerveau social (Gotts et al., 2012). L’hypo-connectivité a également été mise en évidence entre les régions de la perception de la voix humaine et le circuit de la récompense. En effet, Abrams et ses collègues ont signalé une hypo-connectivité entre le pSTS gauche et certaines zones dopaminergiques chez les sujets avec TSA, suggérant qu'ils ressentaient une réponse moins agréable à la voix humaine que les personnes avec un développement typique. En outre, ils ont signalé une diminution de la connectivité du pSTS droit avec les régions orbito-frontales et l’amygdale (Abrams et al., 2013). Enfin, Alaerts et ses collègues ont démontré que la sous-connectivité du STS permettait de prédire le degré d’anomalie de la reconnaissance d’émotions dans les TSA (Alaerts et al., 2014).

A contrario, quelques études en IRMf-rs ont rapporté une hyper-connectivité dans les TSA.

Ces études ont examiné la connectivité au-delà du DMN, ce qui peut expliquer les résultats d’hyper-connectivité. Di Martino et ses collègues ont rapporté une hyper-connectivité entre le striatum et le gyrus temporal supérieur (GTS) droit, entre le striatum et le pont, ainsi qu’entre le pont et le cortex insulaire (Di Martino et al., 2011). Une hyper-connectivité en IRMf-rs a été rapportée au niveau du cortex moteur primaire (M1) (Nebel et al., 2014), entre

128 la jonction temporo-pariétale et le cortex occipito-temporel ventral droit (Chien et al., 2015), ainsi qu’entre le cortex sensoriel primaire, le thalamus et les ganglions de base (Cerliani et al., 2015).

Ainsi, des études récentes suggèrent des patterns à la fois d’hypo et d'hyper connectivité dans les TSA (Monk et al., 2009; Paakki et al., 2010). Cependant, des recherches plus approfondies sont nécessaires pour déterminer les caractéristiques des altérations de la connectivité fonctionnelle au repos, ainsi que le stade du développement où elles se produisent.