The exchanges between cerebrospinal fluid and brain parenchyma : in vivo observations with magnetic resonance imaging and implications in development, aging and pathology
Les échanges entre liquide céphalo-rachidien et parenchyme cérébral : observation in-vivo par imagerie par résonance magnétique et implications dans le développement, le vieillissement et la pathologie
Résumé
The central nervous system is bathed in the cerebrospinal fluid (CSF). In addition to its protective role, the CSF carries nutrients, trophic factors and metabolic waste that are exchanged with the interstitial fluid of the brain (bISF). Around the vessels, the perivascular spaces give to the CSF an access toward the deep brain tissues. Since a decade, the 'glymphatic system' hypothesis has been advanced as a convective flow draining the metabolic waste to the perivascular spaces. While this model remains disputed, the CSF-bISF exchanges dysfunctions in a variety of pathologies including the Alzheimer's disease, a dementia related to the accumulation of amyloid plaques.Magnetic resonance imaging (MRI) allows in vivo observations of the CSF circulation and shown the CSF-bISF exchnages in humans. However, the necessity of contrast agents restricts its clinical use. Diffusion-weighted MRI is a alternative, contrast agent-free technique exploiting the motion of water molecules and could replace contrast-enhanced MRI to investigate the CSF-bISF exchanges.During my thesis, I used two MRI techniques (diffusion-weighted or contrast agent enhanced) to explore the CSF-bISF exchanges in mouse. My works emphasize the complementarity of these techniques and the importance of tracers in several models of development, pathology and aging.
Le liquide céphalo-rachidien (LCR) baigne l'ensemble du système nerveux central. En plus de son rôle protecteur, le LCR transporte des nutriments, des facteurs trophiques et des déchets qu'il échange avec le fluide interstitiel cérébral (FISC). Situés en périphérie des vaisseaux, les espaces périvasculaires offrent un accès au LCR vers la profondeur du tissu cérébral. Depuis une décennie, l'hypothèse d'un flux de liquide emportant les déchets du métabolisme vers ces espaces est avancée sous le nom de système glymphatique. Bien que ce modèle reste controversé, l'altération des échanges LCR-FISC a été montrée dans diverses pathologies dont la maladie d'Alzheimer, une démence liée à l'accumulation de plaques amyloïdes.L'imagerie par résonance magnétique (IRM) permet d'observer in vivo la circulation du LCR et a montré chez l'être humain les échanges LCR-FISC. Cependant, l'utilisation d'agents de contraste restreint son exploitation clinique. Moins invasive, l'IRM de diffusion se base sur le mouvement des molécules d'eau et pourrait remplacer l'IRM rehaussée par agent de contraste pour l'exploration des échanges LCR-FISC.Au cours de ma thèse, j'ai exploité deux techniques d'IRM (diffusion ou agent de contraste) pour explorer les échanges LCR-FISC chez la souris. Mes travaux soulignent la complémentarité de ces techniques et l'importance des traceurs utilisés dans des modèles de développement, de pathologie et de vieillissement.
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