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Une nouvelle étude utilisant l’apprentissage automatique a identifié les dimensions cérébrales des troubles de santé mentale, une avancée vers des biomarqueurs indispensables pour diagnostiquer et traiter les patients avec plus de précision. Une équipe de Penn Medicine à Philadelphie, dirigée par Theodore D. Satterthwaite, MD, professeur adjoint au département de psychiatrie, a cartographié les anomalies dans les réseaux cérébraux à quatre dimensions de la psychopathologie: l’humeur, la psychose, la peur et le comportement perturbateur d’extériorisation. Cette recherche est publiée dans Nature Communications cette semaine.

La psychiatrie se base sur des éléments trop imprécis

Actuellement, la psychiatrie se base uniquement sur les rapports des patients et les observations des médecins, pour la prise de décision clinique, tandis que d’autres branches de la médecine ont incorporé des biomarqueurs pour faciliter le diagnostic, la détermination du pronostic et la sélection de traitements pour les patients. Alors que des études antérieures utilisant des catégories de diagnostiques cliniques standard ont trouvé des preuves d’anomalies cérébrales, le haut niveau de diversité dans les troubles et la comorbidité entre les troubles a limité la façon dont ce type de recherche pouvait conduire à des améliorations dans les soins offerts aux patiens.

« La psychiatrie est derrière le reste de la médecine quand il s’agit de diagnostiquer une maladie », a déclaré Satterthwaite. «Par exemple, lorsqu’un patient vient voir un médecin qui a le plus de problèmes, en plus de discuter avec le patient, le médecin recommandera des tests de laboratoire et des études d’imagerie, pour aider à diagnostiquer son état. Dans la plupart des cas, tous les diagnostics psychiatriques reposent sur le simple fait de discuter avec le patient patient, notamment parce que nous ne comprenons pas comment des anomalies cérébrales entraînent des symptômes psychiatriques.

Découvrir les réseaux cérébraux associés aux troubles psychiatriques

Pour découvrir les réseaux cérébraux associés aux troubles psychiatriques, l’équipe a étudié un large échantillon d’adolescents et de jeunes adultes (999 participants, âgés de 8 à 22 ans). Tous les participants ont passé un IRM et une évaluation complète des symptômes psychiatriques, dans le cadre de la Philadelphie Neurodevelopmental Cohort (PNC), un effort dirigé par Raquel E. Gur, MD, PhD, professeur de psychiatrie, de neurologie et de radiologie, qui a été financé par l’Institut national de la santé mentale. Les données sur le cerveau et les symptômes ont ensuite été analysées conjointement à l’aide d’une méthode d’apprentissage automatique appelée « analyse canonique des corrélations« .

Cette analyse a révélé des changements dans les réseaux cérébraux fortement liés aux symptômes psychiatriques. En particulier, les résultats ont mis en évidence quatre dimensions distinctes des psychopathologies – l’humeur, la psychose, la peur et le comportement perturbateur – qui étaient tous associées à un pattern distinct de connectivité anormale à travers le cerveau.

Les chercheurs ont découvert que chaque dimension guidée par le cerveau contenait des symptômes provenant de différentes catégories de diagnostic clinique. Par exemple, la dimension de l’humeur était constituée de symptômes provenant de trois catégories, comme la dépression, et les troubles obsessionnels-compulsifs. De même, la dimension disruptive du comportement d’extériorisant était principalement due aux symptômes du trouble déficitaire de l’attention avec hyperactivité (TDAH) et du trouble oppositionnel avec provocation (ODD).

Les symptômes émergent de divers domaines cliniques 

Ces résultats suggèrent que lorsque les données cérébrales et symptomatiques sont prises en considération, les symptômes psychiatriques ne tombent pas parfaitement dans des catégories préétablies. Au lieu de cela, des groupes de symptômes émergent de divers domaines cliniques pour former des dimensions qui sont liées à des modèles spécifiques de connectivité anormale dans le cerveau.

« En plus de ces patterns cérébraux dans chaque dimension, nous avons également trouvé des anomalies communes de connectivité cérébrale qui sont partagées à travers la pluralité des dimensions », a déclaré Cedric Xia, un candidat MD-PhD et l’auteur principal du document. « Plus précisément, une paire de réseaux cérébraux appelés réseau de mode par défaut et réseau frontal-pariétal, dont les connexions se séparent habituellement au cours du développement cérébral, deviennent anormalement intégrées dans toutes les dimensions. »

Des anomalies du développement cérébral

Ces deux réseaux cérébraux intriguent depuis longtemps les psychiatres et les neuroscientifiques en raison de leur rôle crucial dans des processus mentaux complexes tels que la maîtrise de soi, la mémoire et les interactions sociales. Les résultats de cette étude soutiennent la théorie selon laquelle de nombreux types de maladies psychiatriques sont liés à des anomalies du développement cérébral.

L’équipe a également examiné comment les psychopathologies différaient selon l’âge et le sexe. Ils ont constaté que les tendances associées à l’humeur et à la psychose devenaient significativement plus marquées avec l’âge. De plus, les patterns de connectivité du cerveau liés à l’humeur et à la peur étaient plus forts chez les participantes que chez les hommes.

S’écarter des anciennes étiquettes cliniques

«Cette étude démontre que nous pouvons commencer à utiliser le cerveau pour guider notre compréhension des troubles psychiatriques d’une manière fondamentalement différente de la classification des symptômes, dans les catégories de diagnostic clinique. En s’écartant des étiquettes cliniques développées il y a des décennies, nous pouvons peut-être commencer à utiliser la biologie. », a déclaré Satterthwaite. « Notre espoir ultime est que la compréhension de la biologie des maladies mentales nous permettra de développer de meilleurs traitements pour nos patients. »

Source : Penn Medecin News