Imagerie du vieillissement cérébral
1 Service d’imagerie morphologique et fonctionnelle, CH Sainte-Anne, Paris 2 Service de Neuroradiologie, Hopital Salengro, Lille
O. Naggara (1), C. Delmaire (2),
S. Rodrigo (1), F Charbonneau (1, 2), C Oppenheim (1), JP Pruvo (2), JF Meder (1)
2008
Pourquoi étudier le vieillissement cérébral ?
• Un Français sur 5 en 2007 a plus de 60 ans
• En 2050, un Français sur 3 aura plus de 60 ans
• 1 million de patients atteints de démence
• Maladie d’Alzheimer > 60% des démences
Objectifs
• Décrire les aspects habituels du vieillissement cérébral en IRM ou « cet aspect est-t’il normal ? »
• Définir la place de l’imagerie dans la prise en charge des démences
• Décrire l’apport de l’IRM dans l’exploration des troubles cognitifs mineurs
• Décrire l’apport des nouvelles méthodes d’IRM
Quel est l’aspect du cerveau du sujet âgé « sain » ?
Quel est l’aspect du cerveau du sujet âgé « sain » ?
W. Churchill
Premier ministre à 81 ans « Baigneuse »
P. Picasso, réalisée à 82 ans
Le vieillissement cérébral « normal »
• Absence de limite nette entre normal et pathologique:
- Absence de corrélation entre aspect et fonction - Qu’est ce qui est normal / pathologique ?
- Les sujets témoins sont ils sains ?
Feuillet L et al. Brain of a white-collar worker. Lancet 2007; 21
« Un cerveau normal n'est pas nécessaire pour avoir une vie normale ».
Le vieillissement cérébral « normal »
• Atrophie cérébrale
• Dilatation des espaces de Virchow et Robin
• Modifications de la substance blanche
• Microsaignements intra parenchymateux
• Modification de la distribution en fer et de la charge calcique des noyaux
gris centraux
• Atrophie
- du cortex (3 cm
3/an) = élargissement des sillons, des citernes - de la SB (3 cm
3/an) = élargissement des ventricules
• Visible ≥ 50 ans, habituelle à 60 ans mais inconstante
• Phénomène visuellement harmonieux
Atrophie cérébrale
Vieillissement cérébral « normal »
Coffey CE et al. Sex differences in brain aging: a quantitative MRI study. Arch Neurol. 1998
Régions plus vulnérables ?
Vieillissement cérébral « normal »
Coffey CE et al. Neurology 1992;42:527-36 Blatter DD et al. AJNR 1995;16:241-51 Resnick D et al. Neurosci 2003;23:3295–3301
Insula, lobe frontal et pariétal > lobe temporal et occipital
Substance grise Substance blanche
Régions plus vulnérables ?
Vieillissement cérébral « normal »
régions les plus vulnérables : - cortex préfrontal
- gyrus cingulaire antérieur - lobule pariétal inférieur - précuneus
- gyrus temporal supérieur - insula
Processus attentionnels
N = 465 sujets, Good CD, Neuroimage 2001
À l’abri du temps qui passe ?
Vieillissement cérébral « normal »
H. Salvador en tournée à 90 ans
Une atrophie temporale est elle « autorisée » chez le sujet âgé « normal » ?
Une atrophie temporale est elle « autorisée » chez le sujet âgé « normal » ?
Atrophie temporale mais volume de l’hippocampe respecté
(1) Diminution du volume de l’hippocampe: troubles cognitifs mineurs
(2) Mais grande variabilité individuelle
(3)1. Sullivan EV et al. Neurobiol Aging 1995;16 2. Mungas D et al. Neurology. 2005; 23
3. Lupien SJ et al. Neuroimage 2007; 15
Vieillissement cérébral « normal »
Sujets de 20 ans (3)
• Prudence
• Atrophie du sujet dément > atrophie sujet sain
• Grande variabilité individuelle
• Absence de limite individuelle entre normal et pathologique
• Pas de lien entre volume et fonction !!!
Sur l’imagerie, puis je dire:« atrophie normale (ou pathologique) pour l’âge » ?
Vieillissement cérébral « normal »
Coffey CE et al. Relation of education to brain size in normal aging. Implication for the reserve hypothesis.
Neurology 1999
Wittelson SF et Al. Intelligence and brain size in 100 postmortem brains: sex, lateralization and age factors.
Brain 2006
•Homogénéité de l’atrophie entre - SB et SG
- les lobes
•Peu d’atrophie temporale
Dilatation des espaces
périvasculaires de Virchow Robin
Vieillissement cérébral « normal »
• Extension des espaces sous-arachnoïdiens
• Signal identique à celui du LCS
• Hypersignal en T2, hyposignal FLAIR
• Sans couronne en hypersignal (≠ lacune)
R Virchow député à 81 ans
G Salamon, 1971
Kwee RM et al. Radiographics 2007
Découverte fortuite (2% de la population) Incidence augmente avec l’âge
Corrélation aux troubles cognitifs ?
Vieillissement cérébral « normal »
Conséquences cliniques d’une dilatation des EVR ?
MacLullich AMJ et al. JNNP. 2004
Espace de Virchow
Lacune
Le vieillissement cérébral « normal »
• Atrophie cérébrale
• Dilatation des espaces de Virchow et Robin
• Modifications de la substance blanche
• Microsaignements intra parenchymateux
• Modification de la distribution en fer et de la charge calcique des noyaux
gris centraux
1. Fazekas F. Magnetic resonance signal abnormalities in asymptomatic individuals: Their incidence and functional correlates. Eur Neurol. 1989
2. Hachinski vc et al. Leuko-araiosis : An Ancient Term for a New Problem. Can. J. Neurol. Sci 1986
Anomalies de la substance blanche
Vieillissement cérébral « normal »
• 11 % à 40 ans, 90 % à 80 ans…sans fatalité
(1)!
• Leucoaraïose (« raréfaction du blanc »)
(2)Hypodensités / hypersignaux en T2 de la SB
Anomalies de la substance blanche Anomalies de la substance blanche
Anomalies périventriculaires
• périfrontales
• en bandes
• inconstantes
• peu évolutives
• « normales » ≥ 40ans
Vieillissement cérébral « normal »
Perte de cellules épendymaires
Augmentation de la concentration
périventriculaire de LCS
Fazekas F et al. Neurology 1993;43 Garde E et al. Lancet 2000; 356
Anomalies de la substance blanche Anomalies de la substance blanche
Anomalies confluentes
• périventriculaires
• couronne rayonnante
• croissantes
• infarctus de la SB
• facteurs de risque vasculaire Vieillissement cérébral « normal »
Fazekas F et al. Neurology 1993;43
Takao M et al. J Neurol Sci 1999; 167
Schmidt R et al. Lancet 2003; 361
Hypothèse artérielle
(1)Hypothèse veineuse
(2)Anomalies de la substance blanche Anomalies de la substance blanche
Vieillissement cérébral « normal »
1. Moody DM et al. Clin Neuropathol 1990, 37 2. Moody DM et al. Radiology 1995, 194
Collagénose périveineuse
Tortuosité artérielle
Anomalies de la substance blanche:
comment les quantifier ?
Anomalies de la substance blanche:
comment les quantifier ?
Nombreuses classifications, contradictoires
(1)Analyse visuelle / volumétrique
(2)1. Brant-Zawadzki et al. (AJNR 1985), Fazekas et al (AJR 1987), Wahlund et al. (stroke 2001), Mäntylä R et al. (stroke 1997) etc..
2. van den Heuvela et al. AJNR 2006
Anomalies de la substance blanche:
classification de Fazekas
Fazekas F et al. AJNR 1987
Anomalies de la substance blanche:
classification de Fazekas
Fazekas F et al. AJNR 1987 Périventriculaire
« PVH »
Profonde
« DWMH »
Sous-corticale
0 : Absent 1 : Cornes 2 : Halo
3 : Irrégulières, extensives
0 : Absent
1 : Points focaux
2 : Confluence débutante 3 : Large confluence
0 : Absent
1 : Punctiforme 2 : Points multiples 3 : Diffus
VASCULAIRE : « DWMH » ≥ 2 ou Sous-corticale ≥ 2
NON VASCULAIRE : « DWMH » < 2 et Sous-corticale < 2
FLAIR
Kappeler et al. Stroke. 2003. Pantoni et al. Stroke. 2002
• « habituels, banals… » mais marqueur de risque : - de démence vasculaire
- d’accident ischémique
- d’hémorragie intracrânienne
• Autres
– troubles de la marche, troubles urinaires – troubles de l’élocution, cognitifs
– Syndrome dépressif
– facteur prédictif de la mortalité Implications cliniques Implications cliniques
Vieillissement cérébral « normal »
Barkhof F et al. Cerebrovasc Dis 2002;13 Kuller LH et al. Stroke. 2004;35
reteler MM et al.Neurology 1994; 44
Camicioli R et al. J Am Geriatr Soc 1999; 47 Longstreth WT et al. Stroke 1996; 27
Schmidt R et al. Neurology 1993; 43 Thomas AJ et al.J Affect Disord 2004; 79
« HS de la SB incitant au contrôle des facteurs de risque
cardiovasculaires »
Conclusion du compte rendu :
Le vieillissement cérébral « normal »
• Atrophie cérébrale
• Dilatation des espaces de Virchow et Robin
• Modifications de la substance blanche
• Microsaignements intra parenchymateux
• Modification de la distribution en fer et de la charge calcique des noyaux
gris centraux
Dépistage sur une séquence en T2 écho de gradient (T2*) À l’emplacement des lacunes: NGC, protubérance
7% des patients « sains » après 65 ans
Microsaignements ou « microbleeds »
Vieillissement cérébral « normal »
C Cordonnier et al. Brain. 2007;24
Frontière entre normal et pathologique
• Lien avec HTA (60%) et diabète
• marqueur de fragilité vasculaire augmentant le risque - d’hématome cérébral spontané
- d’hématome cérébral sous antiagrégants - de transformation hémorragique d’AVC
Microsaignements ou « microbleeds »
Nighoghossian N et al. Stroke. 2002;33 Kidwell CS et al. Stroke. 2002; 33 Senior K. Lancet. 2002;359
Avril 2006 Mai 2007
« microsaignements chroniques cérébraux incitant à la réalisation
d’un bilan tensionnel»
Conclusion du compte rendu :
Le vieillissement cérébral « normal »
• Atrophie cérébrale
• Dilatation des espaces de Virchow et Robin
• Modifications de la substance blanche
• Microsaignements intra parenchymateux
• Modification de la distribution en fer et de la charge calcique des noyaux
gris centraux
Augmentation de la teneur en fer
Pallidum
Noyaux rouges Locus niger
prNoyaux dentelés
Putamen: au-delà de 60 ans
À partir de 25 ans
28 ans 60 ans
Modification des noyaux gris centraux
Vieillissement cérébral « normal »
Calcifications
Quel est l’apport de
l’imagerie dans le bilan de
troubles cognitifs ?
• 1997 « Coûteux et futile ? »
George AE et al. AJNR 1997
• 2007 « Au-delà de l’exclusion »
Scheltens F et al. Lancet Neurology
- éliminer une cause somatique
- apporter des arguments pour une cause vasculaire, dégénérative
- identification des patients à risque de développer une DTA
Faut-il explorer une démence en imagerie ?
Faut-il explorer une démence en imagerie ?
• « Une imagerie cérébrale systématique est
recommandée pour toute démence d’apparition récente. Le but de cet examen est de ne pas
méconnaître l’existence d’une autre cause de démence (processus expansif intra-crânien,
hydrocéphalie à pression normale, lésions d’origine vasculaire …) »
• « Cet examen sera au mieux une IRM, à défaut une tomodensitométrie cérébrale en fonction de
l’accessibilité à ces techniques… »
Recommandantions 2000 HAS
Guide des bonnes pratiques radiologiques SFR/SFBM, directive Euratom 97/43
Quelle modalité d’imagerie
?
Quelle modalité d’imagerie
?
Démence: apport du scanner Démarche « négative »
Démence: apport du scanner Démarche « négative »
Diagnostic d’une cause « curable » ~7%
possible :
- quantification de l’atrophie - signes de démence vasculaire
Farina E et al. Observations ondementias with possible reversible symptoms. Aging 1999; 11
Foster GR et al. The use of CT scanning in dementia: a systematic review. Int J Techn Assess Health Care 1999; 15
Chui H et al. Evaluation of dementia: a systematic study of the usefulness of the AAN pratice parameters. Neurology 1997; 49
Démences « curables »: ~7% des cas Démences « curables »: ~7% des cas
Arnold SE. Med Clin North Am 1993;77
psychiatriques, métaboliques, toxiques
« chirurgicales »
Causes
Démences « curables »:tumeurs d’évolution lente Démences « curables »:tumeurs d’évolution lente
Taphoorn MJB et al. Lancet Neurol 2004; 3
Démences « curables »:tumeurs infiltrantes Démences « curables »:tumeurs infiltrantes
Taphoorn MJB et al. Lancet Neurol 2004; 3 Lymphome
Gliomatose cérébrale
Post radique
Démence : apport de l’IRM
Démarche « positive »
Démence : apport de l’IRM
Démarche « positive »
T1 volumique
FLAIR
T2*
Diffusion
quantification parenchyme hémorragie ischémie
En série
En option
Tenseur Diffusion
Perfusion
Activation
Spectroscopie
en évaluation
Quels sont les signes en imagerie en faveur d’une
démence vasculaire ? Quels sont les signes en imagerie en faveur d’une
démence vasculaire ?
Démarche « positive »
Démarche « positive »
4 échelles diagnostiques existent, discordantes – DSM-IV (Diagnostic and Stat Manual of Mental Disorders)
– ADDTC (Alzheimer Disease Diagnostic and Treatment Centers)
– ICD-10 ( International Classification of Diseases)
– NINDS-AIREN (National Institute of Neurological Disorders and Stroke / Association Internationale pour la recherche et l’enseignement en
neurosciences)
Wetterling et al. Stroke 1996; 27 Lopez et al. Neurology. 2005;10 W. M. van der Flier et al. Neurology 2005;65
Démences vasculaires Démences vasculaires
х4
х2
х2
1
• Importance de l’imagerie dans la définition
• Définition
– Démence
– Maladie cérébro-vasculaire clinique, visible en imagerie – Lien entre les 2 :
AVC puis démence dans les 3 mois début brutal
déficits cognitifs par pallier
Démences vasculaires Démences vasculaires
Critères du NINDS-AIREN Neurology 1993;43:250-60
Démences vasculaires Démences vasculaires
Intérêt de réaliser une séquence de diffusion
Découverte d’AVC récents asymptomatiques (20% des cas) Visualiser / éliminer un AVC au sein d’un hypersignal
Choi SH et al. Neurology 2000; 54
?
Topographie des AVC et démence vasculaire Topographie des AVC et démence vasculaire
AVC dans le territoire d’artères de gros calibre :
- cérébral antérieur bilatéral
- cérébral postérieur : thalamique, temporal inféromédian - sylvien : temporopariétal, temporo-occipital, gyrus angulaire
- jonctionnel : frontal supérieur, pariéto-occipital, sylvien sup. / profond Microangiopathie:
- ≥ 2 lacunes des ganglions de la base ou de la substance blanche frontale - lacunes bithalamiques
Guermazi A et al. Neuroradiology 2007; 49
Sévérité des lésions et démence vasculaire Sévérité des lésions et démence vasculaire
AVC dans le territoire d’artères de gros calibre de l’hémisphère dominant AVC dans le territoire d’artères de gros calibre bilatéraux
Leucoencéphalopathie > 25% de la substance blanche
Guermazi A et al. Neuroradiology, 2007;49
« L’absence de leucoaraiose étendue (FLAIR) ou d’infarctus (Diffusion) permet d’écarter une contribution vasculaire au tableau clinique »
Démences vasculaires Démences vasculaires
Van Straaten et al. Operational Definitions for the NINDS-AIREN Criteria Stroke 2003; 34 : 1907
« arguments IRM en faveur d’une origine vasculaire aux troubles cognitifs »
Conclusion du compte rendu :
Quels sont les signes, en imagerie, évocateurs de démence de type Alzheimer ?
Démarche « positive »
Démarche « positive »
Démence de type Alzheimer: enjeux Démence de type Alzheimer: enjeux
• 400 000 en 1993, 800 000 en 2003
• Tests neuropsychologiques : sensibles mais tardifs
• Traitements : à débuter le plus tôt possible
• Comment faire le diagnostic positif précocement ? - (in)formation des professionnels
- consultation mémoire
- imagerie ?
Plusieurs populations étudiées
Démence de type Alzheimer (DTA) – Troubles cognitifs évolués
MCI ou Mild Cognitive Impairment – Troubles cognitifs discrets
– Risque d’évolution vers une DTA : 10-30%/an
(1)– La cible thérapeutique
Sujet sain ≥ 65 ans – Les « témoins »
– Risque d’évolution en DTA croissant avec l’âge
1. Petersen RC et al. Arch Neurol. 2001;58
Progression des lésions
Delacourte A et al. Neurology 2000;52 1
Définition anatomopathologique : plaques séniles + dégénérescence neurofibrillaire
Analyser hippocampes et cortex entorhinal
1
1
Atrophie cérébrale globale
à prédominance temporale médiale
Comment l’évaluer ?
Analyse visuelle = l’individu
– Utilisable en routine
– Méthode subjective (difficile dans les formes débutantes)
Analyse quantitative = la population
– Mesures linéaires
– Volumétrie, morphométrie (région d’intérêt)
– Développement de logiciels automatisés
Méthodes quantitatives
1. Laakso M et al. AJNR 1995;16
2. Saka E et al. Arch Gerontol Geriatr. 2007;44 3. Frisoni GB et al. AJNR. 2002; 23
Mesures linéaires inter uncus
(1,2)Sensibilité : 88%
Spécificité : 96%
28.3 mm DTA / MCI
Mesures linéaires corne temporale
(3)Sensibilité : 93%
Spécificité : 97%
Concordance > 94%
>5.3 mm DTA / sain
• segmentation automatique de l’encéphale
(1)1. Tanabe JL et al. AJNR 1997; 13 2. Jack CR et al. Neurology 1992;42 3. Karas GB et al. Neuroimage 2002; 18
Méthodes quantitatives
Mesures volumétriques
• segmentation automatique de l’hippocampe
(2)• morphométrie voxel par voxel
(3)Distinction:
(1) (2)
(3)
• DTA (40%)/ MCI (15%)/ témoin
2 3
Corne Temporale Hippocampe
Cortex entorhinal
Scheltens P et al. J Neurol 1995; 242 Wahlund LO et al. JNNP 2000; 69
Wahlund LO et al. Psych Resarch 1999; 13
Grade 1
Sensibilité : 95%
Spécificité : 96%
DTA / sainMéthodes visuelles
Grade 4
1
Grade 2
Grade 3
Dynamique de l’atrophie
Distinction :
- DTA (6%)/ MCI (2%) / témoin
(1, 2)- patients sains / évoluant vers une DTA
(3,4)1. Mungas et al. Neurology 2005; 23 2. Rusinek et al. Radiology 2003; 229 3.Fox et al. Lancet 1999;353
4.Jack et al. Neurology 1998;51
IRM Initiale 1 an 2 ans
Deuxième IRM ?
l’IRM permet elle de distinguer la DTA des autres démences
dégénératives ?
l’IRM permet elle de distinguer la DTA des autres démences
dégénératives ?
Démarche « positive »
Démarche « positive »
• 15% des démences
• Triade clinique
signes parkinsoniens + hallucinations visuelles + fluctuations
• Importance de la distinction avec DTA
• En imagerie
- absence d’atrophie temporale médiale
Maladie à corps de Lewy
Walker Z et al. Lancet. 1999 Aug 21 O'Brien JT et al. Arch Neurol 2004; 61
- DatScan (SPECT – transporteur de la dopamine)
Témoin Alzheimer Corps de Lewy
Démences fronto temporales (DFT)
• DFT comportementale
• Atrophie corticale focale
- aphasie primaire progressive - démence sémantique
• Importance de la distinction avec DTA
• En imagerie
- atrophie fronto-temporale - respect des hippocampes
Whitwell JL et al. Top Magn Reson Imaging 2005; 16 Aphasie progressive primaire
DFT comportementale
Quel est l’apport des nouvelles techniques d’IRM chez les sujets suspects de
démence de type Alzheimer ?
Tenseur de Diffusion
Distinction :
-témoin / DTA
(1,2)-témoin / MCI
(3)-patients sains / évoluant vers une DTA
(1)-DTA / démence à corps de Lewy
(4)Alzheimer Témoin
1. Bozzali M, Neurology 2001;57
2. Naggara O, Psych Research 2006; 146 3. Kantarci K, Radiology 2001; 219
4. Ferbank FJ et al. Psychiatry Res 2007; 13
Imagerie de Perfusion
Distinction : -témoin / DTA
(1)-DTA/ MCI
(2)-témoin / MCI
(3)- témoins / évoluant vers une DTA
(4)- DTA / autres démences dégénératives Précision supérieure en PET et en SPECT
(4)Avenir : perfusion sans IV (marquage de spin artériel ASL)
(5)1.Harris GJ et al. AJNR, 1998; 19
2.Johnson NA et al. Radiology, 2005; 234 3. Bozzao A et al. AJNR, 2001;22
4. Chetelat G et al. Neurology, 2003; 60 5. Matsuda H. J Nucl Med, 2007; 48 6. Du AT et al. Neurology, 2006; 10
SPECT
ASL
IRM fonctionnelle
Distinction : -témoin / DTA
(1)-DTA/ MCI
(1)-témoin / MCI
(1)-Patients à risque
(2)1. Sperling R. Ann N Y Acad Sci 2007; 1097 2. Bookheimer SY et al. NEJM 2000; 343 3. Dickerson BC et al. Neurology 2005; 65
témoin MCI DTA
Activation :
Diminuée dans DTA
(1)Augmentée puis diminuée dans MCI
(1)Augmentée chez patients à risque
(2)Baisse du NAA, augmentation du myo-inositol Corrélation au MMSE
Distinction :
-DTA/témoin
(1,2)-DTA/ MCI
(1,2)Spectroscopie du proton
1. Shonk TK et al.Radiology 1995; 195 2. Adalsteinsson E et al. Lancet 2000;13 3. Lehericy S et al. Eur Radiol 2007;17
dans (3)
