La disponibilité d'IRM à des très haut champs (7 teslas) ouvre la possibilité d'utiliser la résonance magnétique d'autres noyaux atomiques que le proton et ainsi, d'accéder à l'imagerie de métabolites peu concentrés.
En particulier, l'IRM du sodium (23Na) a bénéficié d'améliorations récentes, permettant de quantifier les concentrations tissulaires avec des résolutions spatiales et temporelles inédites. Elle devient donc un outil attractif en recherche clinique, pour explorer l'homéostasie cellulaire dans le cas de maladies neurodégénératives.
En effet, les ions sodium jouent un rôle essentiel dans le retour au potentiel de repos des neurones après un potentiel d'action : la pompe sodium-potassium permet d'échanger des Na+ intracellulaires contre des K+ extracellulaires, en utilisant l'énergie issue de la dégradation de l'adénosine triphosphate (ATP).
Chez les patients atteints de la maladie d'Alzheimer, une augmentation de la concentration de sodium dans les tissus cérébraux est observée et suspectée d'être associée à un déficit métabolique précoce, corrélé au déclin cognitif.
Pour le confirmer, des chercheurs de NeuroSpin et de l'Université d'Aix-la-Chapelle (Allemagne) ont comparé la concentration tissulaire en sodium chez 17 personnes atteintes de la maladie d'Alzheimer (cohorte SHATAU7/IMATAU) et chez 22 personnes saines et du même âge, constituant le groupe témoin (cohorte SENIOR de NeuroSpin).
Ils observent une hausse importante de la teneur en sodium chez les patients, qui est étroitement liée à l'avancement de la maladie, apprécié en fonction de l'état cognitif et de la charge en protéines Tau phosphorylées (imagée par tomographie par émission de positons au [18F] flortaucipir).
L'accumulation d'agrégats pathologiques de protéines Tau (ou amyloïde-β) entraverait le fonctionnement de la chaîne respiratoire mitochondriale, provoquant un déficit en ATP, une dérégulation des canaux ioniques et une perturbation croissante des gradients ioniques transmembranaires. Générer un potentiel d'action serait énergétiquement de plus en plus coûteux pour le neurone et mènerait à une neurotransmission dysfonctionnelle, puis à la dégénérescence du neurone.
Ainsi l'IRM du sodium à 7 teslas apparaît-elle adaptée au diagnostic précoce et au suivi thérapeutique. Elle permettrait également d'étudier le lien entre la progression des altérations fonctionnelles et la carence en énergie impactant la neurotransmission.