Le diagnostic ou le traitement d'une maladie par exposition du patient à des rayonnements ionisants peut avoir des conséquences néfastes et irréversibles pour le cerveau, notamment si celui-ci est encore en développement. Ce risque peut être accru par certains facteurs génétiques modulant la radiosensibilité́ des individus.
Des études épidémiologiques ont rapporté l'apparition de lésions cérébrales à long terme, dues à une exposition à des rayonnements in utero, dans le cas d'une radiothérapie de la mère ou d'une catastrophe nucléaire. Des complications telles qu'un retard de croissance, une microcéphalie ou un déficit mental ont également été relevées. La radiosensibilité dépend de l'âge et de la dose reçue, les enfants de moins de sept ans étant davantage susceptibles de développer des troubles neurologiques graves.
De telles études épidémiologiques étant difficiles à mettre en œuvre, tout particulièrement celles portant sur l'exposition in utero, les modèles précliniques apparaissent comme une alternative intéressante pour mieux comprendre les processus biologiques précoces radio-induits, par des approches in vitro et in vivo.
Les chercheurs de Jacob et Joliot ont ainsi analysé les conséquences d'irradiations sur le développement cérébral et la formation des neurones (neurogenèse) d'un modèle murin exposé in utero au cours du développement embryonnaire.
Ils ont d'abord observé des altérations comportementales chez les souris adultes exposées in utero. Ils montrent que les embryons murins irradiés développent une microcéphalie et présentent des altérations des microstructures cérébrales, incluant des changements de profil de myélinisation (« gainage » des fibres nerveuses débutant in utero).
Dans un deuxième temps, ils ont comparé les signaux IRM chez les souris adultes irradiées à ceux d'un groupe contrôle. Ils constatent une atrophie cérébrale significative et des atteintes de microstructures cérébrales à l'origine des altérations comportementales observées chez les souris irradiées.
Les scientifiques ont corrélé des données histologiques in vitro et d'IRM anatomique et de diffusion in vivo. L'IRM anatomique repose sur l'aimantation des atomes d'hydrogène de l'eau contenue dans les organes tandis que l'IRM de diffusion, sensible au mouvement microscopique des molécules d'eau, est extrêmement sensible à la microstructure des tissus. La mise en œuvre de ces imageries a nécessité le développement de marqueurs d'imagerie sensibles aux atteintes cérébrales de l'irradiation, à la fois aux fortes et aux faibles doses, en utilisant les modèles d'études précliniques adaptés.
Ces résultats montrent tout le potentiel de l'IRM de diffusion pour la détection précoce d'anomalies neurologiques conséquentes à différents stress (irradiation, exposition à une substance génotoxique, etc.) pour une meilleure prise en charge des patients.
Sur l'IRM de diffusion.