Le trouble bipolaire, un trouble psychiatrique qui touche près de 1% de la population mondiale, s’exprime chez les patients par la succession d’épisodes de dépression et d’épisodes maniaques, c’est à dire d’excitation pathologique. Les recherches utilisant l’imagerie par résonance magnétique (IRM) ont montré une diminution de la substance grise dans certaines régions du cerveau des patients, en particulier les régions associées à la régulation des émotions comme le cortex frontal.

Le lithium est utilisé comme traitement du trouble bipolaire depuis le début du XX^ème siècle. Des études cliniques récentes utilisant l’IRM, menées dans le cadre de projets d’envergure internationale, ont montré que les patients souffrant de trouble bipolaire et traités par le lithium semblaient avoir une préservation du volume de matière grise cérébrale, par comparaison avec des patients prenant d’autres traitements. Ces résultats suggèrent que le lithium aurait une action protectrice au niveau de la matière grise, voire pourrait stimuler sa croissance. Cependant, les techniques d’IRM utilisées dans ces études ne permettent pas de comprendre quels sont les changements cellulaires associés aux variations de volume de matière grise mesurées.

L’observation par IRM de diffusion du déplacement erratique des molécules d’eau dans le cerveau (communément appelé processus de diffusion) permet aujourd’hui de cartographier la structure du cerveau à l’échelle microscopique (microstructure). En effet, le déplacement dans le cerveau des molécules d’eau est largement dépendant de l’organisation cellulaire du tissu étudié et l’utilisation d’un modèle mathématique nommé NODDI permet d’analyser les données d’IRM de diffusion pour déterminer la microstructure du tissu étudié.

Dans le cadre d’une collaboration impliquant NeuroSpin (CEA-Joliot), l’Inserm, l’Institut Pasteur, la Fondation FondaMental, les Hôpitaux Universitaires Mondor et le Centre Hospitalier Universitaire de Grenoble, cette approche a été utilisée pour caractériser les propriétés microscopiques de la substance grise de 41 patients souffrant d’un trouble bipolaire et les comparer à celles de 40 sujets sains (figure).

​	Exemple de cartographie de la microstructure cérébrale. Les couleurs (du bleu vers le rouge) représentent l’importance croissante de la densité dendritique.  © C. Poupon, S. Sarrazin, J. Houenou. ​

Les résultats obtenus montrent que les patients traités par le lithium présentent un indice mesurant la densité des dendrites** (figure), augmenté dans la région frontale par comparaison aux patients ne prenant pas de lithium. La densité dendritique de la région frontale semble être identique chez les sujets sains et chez les patients traités par lithium alors qu’elle reste inférieure chez les patients non traités par lithium.

Cette étude confirme que la prise régulière de lithium est associée à une préservation de la matière grise. De plus, l’utilisation du modèle mathématique NODDI, permet, pour la première fois, d’en préciser l’origine à l’échelle microscopique. Ces résultats nécessitent d’être reproduits mais ils suggèrent qu’une amélioration de la plasticité du cerveau et de la communication entre neurones dans la région frontale pourrait sous-tendre les effets thérapeutiques du lithium dans le trouble bipolaire.

*: NODDI, Neurite Orientation Dispersion and Density Imaging

** : les dendrites sont des prolongements des corps cellulaires des neurones recevant l’information transmise par leurs voisins. A gauche, un neurone à faible densité dendritique, à droite un neurone à forte densité dendritique.

​ Adapté de Servier Medical ART

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