Spectre de l’Alcoolisation Fœtale : identification de marqueurs neuroanatomiques en IRM (SAFIR) – David Germanaud
Résumé de soumission
Contexte.
L’exposition prénatale à l’alcool est une cause majeure d’incapacité cognitive et comportementale par une maladie du développement affectant le cerveau, responsable de troubles du neurodéveloppement et correspondant au diagnostic clinique de troubles du spectre de l’alcoolisation fœtale (TSAF). Cependant, l’insuffisance des moyens diagnostiques et de pronostic reste un frein à des stratégies de prise en charge efficaces et évaluables. En effet, en l’absence des signes cliniques spécifiques du syndrome d’alcoolisation fœtale (SAF), le diagnostic probabiliste des formes non spécifiques (TSAF-NS), plus fréquentes (>5‰ vs. 1‰), est difficile et passe souvent inaperçu. En outre, le pronostic est mal prévu par la clinique et le niveau d’exposition. De nouveaux marqueurs diagnostiques et pronostiques sont donc nécessaires. L’insuffisance de croissance cérébrale est la principale caractéristique neuroanatomique des TSAF, associée à des malformations calleuses et vermiennes rares. Sous réserve de s’adapter au cerveau « trop petit » et de données suffisantes, la neuroanatomie computationnelle en IRM pourrait donc révéler de tels marqueurs.
Hypothèses et objectifs.
Des structures ou régions singulièrement affectées par la réduction de volume cérébrale fourniraient des marqueurs en neuroimagerie, mais les résultats publiés à ce jour restent équivoques. En effet, la morphométrie cérébrale en contexte de réduction globale de taille n’est pas simple. En particulier on ne passe pas d’un grand à un petit cerveau même typiques par un simple zoom linéaire, ce qui rend nécessaires des modèles non-linéaires d’effet de taille sensibles à l’allométrie (changement de forme avec la taille). Le projet SAFIR abordera la question de façon innovante en profitant de l’expertise en la matière du coordinateur et coll., ainsi que de son activité diagnostique de référence (CHU Robert-Debré, centre d’excellence InovAND, AP-HP) donnant accès à un large jeu de données clinique et IRM de TSAF et à des données contrôle. Les chances de trouver des marqueurs pertinents seront accrues par a) l’étude des régions et structures dont l’intégrité anatomo-fonctionnelle est suspectée, b) des outils de segmentation croisés ou robustes pour limiter les biais méthodologiques, c) des modèles à loi de puissance pour sensibiliser la détection d’anomalies et les distinguer des effets de taille non spécifiques, d) des modèles multivariés pour intégrer la valeur clinique individuelle limitée des marqueurs potentiels, e) un jeu de données de taille et cohérence suffisante.
Données*, méthodes et organisation.
SAFIR comprendra 4 étapes sur 18 mois. 1) Mise à disposition des données*. Le jeu de données TSAF issu du soin, utilisé dans le cadre de la recherche n’impliquant pas directement la personne humaine, comprend 150 IRM 3DT1 et de diffusion haute résolution de patients de 6 à 20 ans, diagnostic établi sur critères internationaux, évaluation psychométrique standardisée. L’échantillon contrôle apparié (137 sujets dont 50, même séquences et imageur) est fourni par la réutilisation de données issues de la recherche. 2) Traitement d’images. En IRM T1, on s’appuiera sur des outils de segmentation robustes du cervelet et des structures profondes, ou croisées à des outils innovants développées en interne pour les hémisphères. Les données de diffusion seront utilisées pour segmenter le corps calleux. On génèrera au plus 30 paramètres morphométriques. 3) Analyse allométrique comparative. La loi d’effet de taille de chaque paramètre sera apprise avec un modèle de puissance chez les contrôles et les patients (SAF, TSAF-NS) pour déterminer si la maladie affecte les relations allométriques typiques. Les paramètres s’écartant des valeurs attendues pour le volume cérébrale seront considérés comme marqueurs potentiels. 4) Combinaison des marqueurs et modèles prédictifs. Chaque marqueur n’étant ni très spécifique ni associé à une grande part de variance fonctionnelle, nous les combinerons à l’aide d’algorithmes d’apprentissage automatique pour tenter d’identifier une signature neuroanatomique du SAF puis de l’étendre aux TSAF-NS, et pour optimiser des modèles multivariés du phénotype cognitif.
Perspectives et impact en santé publique.
SAFIR préfigure un projet de grande base de données prospective pour la recherche sur les TSAF. Les marqueurs émergents seront proposés pour validation dans un cadre clinique multisite. Incluant les TSAF-NS, ils faciliteront les études épidémiologiques mais aussi l’élaboration et la validation de mesures de prévention, de réduction des risques et d’intervention précoce individualisée, pour une meilleure conception des stratégies d’accompagnement des enfants vulnérables parce qu’exposés à l’alcool et de soins des enfants affectés. Ils aideront aussi à comprendre la toxicité neurodéveloppementale de l’alcool en révélant son impact différentiel sur la croissance et les conséquences fonctionnelles des déséquilibres neuroanatomiques engendrés.
Synthèse finale du projet
Productions scientifiques et communications (Liste non exhaustive)
- Liste des articles et communications écrites• Fraize J, Garzón P, Ntorkou A, Kerdreux E, Boespflug-Tanguy O, Beggiato A, Delorme R, Hertz-Pannier L, Elmaleh-Berges M, Germanaud D. Combining neuroanatomical features to support diagnosis of fetal alcohol spectrumdisorders. Dev Med Child Neurol. 2023 Apr;65(4):551-562. doi:10.1111/dmcn.15411…
• Fraize J, Convert G, Leprince Y, Sylvestre-Marconville F, Kerdreux E, Auzias G, Lefèvre J, Delorme R, Elmaleh-Bergès M, Hertz-Pannier L, Germanaud D. Mapping corpus callosum surface reduction in fetal alcohol spectrum disorders with sulci and connectivity-based parcellation. Front Neurosci. 2023 Jun 9;17:1188367. doi: 10.3389/fnins.2023.1188367.
• Fraize J, Fischer C, Elmaleh-Bergès M, Kerdreux E, Beggiato A, Ntorkou A, Duchesnay E, Bekha D, Boespflug-Tanguy O, Delorme R, Hertz-Pannier L, Germanaud D. Enhancing fetal alcohol spectrum disorders diagnosis with a classifier based on the intracerebellar gradient of volumetric undersizing. Hum Brain Mapp. 2023 Aug 1;44(11):4321-4336. doi:
10.1002/hbm.26348.
• Fraize J, Leprince Y, Elmaleh-Bergès M, Kerdreux E, Delorme R, Hertz-Pannier L, Lefèvre J, Germanaud D. Spectral-based thickness profiling of the corpus callosum enhances
anomaly detection in fetal alcohol spectrum disorders. Front Neurosci. 2023 Nov 6;17:1289013. doi: 10.3389/fnins.2023.1289013.
• Kerdreux E, Fraize J, Garzón P, Chalain E, Etchebarren L, Sitbon D, Maruani A, BoespflugTanguy O, Hertz-Pannier L, Noulhiane M, Pinabiaux C, Germanaud D. Questioning
cognitive heterogeneity and intellectual functioning in fetal alcohol spectrum disorders from the Wechsler intelligence scale for children. Clin Neuropsychol. 2023 Nov 16:1-24.
doi: 10.1080/13854046.2023.2281703.
• Kerdreux E, Fraize J, Ntorkou A, Garzón P, Delorme R, Elmaleh-Berges M, Leprince Y, Hertz-Pannier L, Germanaud D. Heterogeneous basal ganglia undersizing as a diagnosis
marker of Fetal Alcohol Spectrum Disorders. To be submitted in 2024. Cf. poster
- Liste des thèses démarrées, en cours et/ou soutenues en relation directe avec le projet.
La dotation du projet SAFIR ne permettait de financer qu’un poste d’ingénieur de recherche de 18 mois et un stagiaire M2 de 6 mois. Le projet a néanmoins contribué au montage scientifique et opérationnel de deux thèses de science (et 2 mémoires de M2) dont une a été soutenue et l’autre est encore en cours.
• Fraize J. Trouble du spectre de l’alcoolisation fœtale : vers des marqueurs neuroanatomiques en imagerie [Internet] [PhD Thesis]. 2023. Available from:
http://www.theses.fr/2023UNIP7011/document …
• Kerdreux E. Neuroanatomie fonctionnelle dans les Troubles du Spectre de l’Alcoolisation Fœtale (TSAF) : des mesures cliniques à l’imagerie à ultra-haut champ [non available] [PhD Thesis]. 2025-26
Liste des séminaires ou colloques en rapport avec le projet financé auxquels vous avez participé et/ou que vous avez organisé durant la période concernée
- Communications orales en congrès internationaux
• Fraize J & al. (L.A. Germanaud D). Cerebellar gradient of volume reduction in Fetal Alcohol Syndrome: toward a neuroanatomical marker? 6th European Conference on FASD
(EUFASD), September 2022, Arendal (Norway).
• Germanaud D & al. Is there a place for brain MRI? A combination of neuroanatomical features to support diagnosis in Fetal Alcohol Spectrum Disorders. 6th European
Conference on FASD (EUFASD), September 2022, Arendal (Norway).
- Colloques organisés incluant communication orale
• Séminaire Atelier du réseau TSAF-R (1er). Mai 2022. Paris
https://tsafr.wordpress.com/2022/03/30/tsaf-r-2022-programme-definitif/
Liste des éventuelles missions à l’étranger effectuées dans le cadre du projet
• European Conference on FASD (6th). September 2022. Arendal, Norway
• OHBM 2022 Annual Meeting (28th). June 2022. Glasgow, UK. (communications affichées)
Communications au grand public URL et/ou fichier en annexe
• Germanaud D. Imagerie des troubles causés par l’alcoolisation fœtale (conférence grand public). Semaine du Cerveau 2023. https://www.youtube.com/watch?v=CfFR2Wxcr1M
Equipes du projet
Coordonnateur :
GERMANAUD David
N° ORCID : 0000-0001-5055-4624
Structure administrative de rattachement : AP-HP
Laboratoire ou équipe : UMR 1141 NeuroDiderot, Inserm, Équipe inDev (#5), CEA, Université de Paris
Autres équipes participantes :
Responsable de l'équipe 2 : DUCHESNAY Edouard
CEA - BAOBAB
Responsable de l'équipe 3 : LEFEVRE Julien
Université Aix-Marseilles - Meca team, U7289, Institut of Neuroscience of La Timone, CNRS, INSERM
Responsable de l'équipe 4 : DELORME Richard
AP-HP - Unité Fonctionnelle d’Addictologie, Service de Psychiatrie de l’enfant et de l’adolescent, Hôpital Robert Debré
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