Neuroimagerie et anomalies du cerveau des autistes

Octobre 1998
Autism Research Institute, Université d'Iowa

1. Localisation

Les études neuropsychologiques, autopsiques, de lésions animales et en imagerie neurologique ont toutes contribué au concept actuel concernant la localisation cérébrale de l'autisme. Plusieurs revues renommées décrivent les principaux mécanismes neuropsychologiques soupçonnés être à l'origine des anomalies cognitives, incluant les déficits dans la fonction exécutive, la mémoire et la cohérence.

Les études de lésions animales et humaines ont conduit les chercheurs à suspecter des anomalies dans différentes structures nerveuses sous-jacentes, notamment le cortex préfrontal et le lobe temporal médian, pour expliquer les symptômes observés chez les autistes. Cependant, bien qu'historiquement certaines structures cérébrales aient été liées à l'autisme, aucune des théories impliquant des anomalies dans des formations cérébrales particulières n'a été capable d'expliquer avec succès l'éventail des troubles comportementaux et neuropsychologiques observés.

Par contre, ce qui a été retenu par les études neuropsychologiques, autopsiques et d'imagerie neurologique suggère qu'il n'y a pas une structure unique évidente du cerveau qui peut être reconnue comme déficiente dans l'autisme.

Ces résultats ont conduit à l'hypothèse que le défaut sous-jacent dans l'autisme est attribuable à une anomalie répartie probablement au niveau de la structure dendritique des neurones plutôt qu'au niveau d'une formation cérébrale précise, résultant en un déficit du traitement d'informations complexes. Cette idée est en accord avec une hypothèse soutenue dans la schizophrénie où une anomalie de la connexion fonctionnelle de plusieurs régions du cerveau a été montrée.

Il est intéressant de noter que dans le syndrome de l'X fragile, un trouble neuropsychiatrique du développement présentant des symptômes neurologiques et comportementaux qui se chevauchent avec ceux rencontrés dans l'autisme, le dysfonctionnement synaptique et le retard mental peuvent être rattachés à la synthèse d'une protéine anormale au niveau des dendrites et des boutons synaptiques.

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2. Études neuro-anatomiques

Jusqu'à présent, les quelques études post-mortem faites sur l'autisme montrent un développement neuronal anormal comme en témoignent la taille réduite des neurones, l'augmentation de la concentration cellulaire dans le système limbique, la diminution des connexions dendritiques dans l'hippocampe et celle du nombre des cellules de Purkinje dans le cervelet. Un rapport récent basé sur une autopsie partielle d'un cerveau d'autiste a également révélé une réduction du nombre de neurones dans les noyaux des nerfs moteurs crâniens.

Par ailleurs, des études ont rapporté l'existence d'une macrocéphalie chez environ 20 à 40 % des autistes. De plus, lors des autopsies, on a retrouvé une augmentation du poids du cerveau et, à l'analyse en résonance magnétique nucléaire (RMN), on a remarqué une amplification du volume de celui-ci.

Les études en RMN ont d'autre part montré que l'amplification du cerveau pouvait être le résultat d'une augmentation du volume des régions pariétales, temporales et occipitales du cerveau ainsi que du cervelet. Cette augmentation de taille peut débuter du côté droit et concerne essentiellement la substance blanche. La constatation récente d'une association entre la présence de tubercules au niveau du lobe temporal et les autistes atteints de sclérose tubéreuse, appuie également la possibilité d'une anomalie des lobes temporaux. Toutefois, d'autres rapports n'ont pas mentionné ce fait. De nouvelles études en imagerie ont fait part d'une diminution de la taille de la région postérieure du corps calleux mais n'ont mentionné aucune anomalie dans la taille de l'hippocampe.

L'augmentation de taille du cerveau dans l'autisme indique clairement une anomalie sous-jacente du développement du cerveau. Théoriquement, la macrocéphalie dans l'autisme peut être la conséquence de trois processus développementaux distincts : l'augmentation de la neurogenèse, l'élimination de formations nerveuses, et/ou l'augmentation de la production de tissu cérébral non nerveux, tel que les cellules gliales ou les vaisseaux sanguins.

Les résultats de certaines études autopsiques rapportés jusqu'à présent ne permettent pas encore de distinguer parmi ces possibilités. Cependant, dans l'analyse qualitative de cerveaux de trois autistes mégaloencéphales, Bailey et Coll. ont noté qu'il n'y avait pas de preuve d'augmentation de la densité neuronale, mais proposent tout de même la possibilité d'un accroissement du nombre de neurones dans le cerveau de ces individus.

Les études longitudinales de la forme et de la taille du cerveau chez les autistes ont l'avantage de fournir une bonne appréciation des mécanismes du développement qui interviennent dans l'autisme (ex. : augmentation de la neurogenèse vs élimination de formations neuronales). Les renseignements disponibles à la naissance chez 12 des 13 autistes macrocéphales provenant de l'étude du périmètre crânien par Lainhart et son équipe. montrent que bien que l'augmentation était présente à la naissance, la macrocéphalie ne se remarquait pas vraiment durant la première enfance. Ces constatations révèlent qu'une croissance rapide du crâne (et probablement du cerveau) se poursuit de la période prénatale jusqu'à la prime enfance. Cette croissance semble en accord avec la possibilité d'une diminution dans la vitesse d'élimination des formations neuronales, ou d'une augmentation de la production du tissu non neuronal chez les individus autistes macrocéphales.

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3. Imagerie fonctionnelle et autres études des troubles métaboliques

Tenant compte de l'importance des déficits neuropsychologiques dans l'autisme, il est surprenant que peu d'études en imagerie fonctionnelle aient été réalisées et l'on a encore moins impliqué l'utilisation des paradigmes de l'activation cognitive.

En utilisant le SPECT (Tomographie informatisée basée sur l'émission de photons Xenon), Zilbovicius et ses collaborateurs ont remarqué une diminution de la perfusion frontale transitoire chez les très jeunes autistes. Cette découverte traduit un retard dans la maturation postnatale des lobes frontaux et semble être en accord avec les théories suggérant un développement insuffisant du réseau de distribution neuronal dans la fonction d'interprétation d'une information complexe.

En recourant à la fois à l'imagerie en résonance magnétique nucléaire et à la tomographie à émission de positrons, Haznedar et ses collègues ont décelé un volume et une activité métabolique diminués au niveau du gyrus cingulaire chez les autistes à haut niveau de fonctionnement. Cette zone du cerveau de l'autiste a déjà été signalée, antérieurement, dans des études autopsiques.

En utilisant la tomographie à émission de positrons O15, Happé et son équipe ont détecté une activité réduite au niveau du cortex préfrontal médian chez les sujets atteints du syndrome d'Asperger (une forme légère d'autisme avec fonction intellectuelle normale) au cours d'une performance réussie de la "théorie de la pensée". Cette théorie - habileté d'attribuer des états mentaux à d'autres - est souvent absente chez des individus autistes.

Les résultats préliminaires d'une étude en résonance magnétique nucléaire fonctionnelle, par Schultz, montrent que les sujets autistiques peuvent activer différentes voies neuronales et les contrôler lors d'une fonction de reconnaissance faciale.

L'ensemble de tous ces résultats suggèrent que les études en imagerie fonctionnelle des sujets autistiques présentant les différentes formes du spectre phénotypique, nous apportent probablement d'importantes informations sur les mécanismes qui sous-tendent ces désordres.

Enfin, de nouvelles connaissances sur les anomalies du cerveau des autistes peuvent s'ensuivre de la récente démonstration de l'efficacité du potentiel de recapture des inhibiteurs de la sérotonine dans l'amélioration de certains comportements dans l'autisme.

L'augmentation du taux de sérotonine périphérique a été l'anomalie biologique la plus fréquemment rencontrée dans l'autisme, survenant chez environ 1/3 des patients. Les récents progrès en biologie moléculaire sur les récepteurs de la sérotonine fournissent, assurément, d'importantes pistes pour la compréhension des mécanismes neurobiologiques sous-jacents de l'autisme et permettent, par conséquent, le développement d'approches thérapeutiques rationnelles.

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