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Des outils d'imagerie par résonance magnétique (IRM) pour étudier le système nerveux des ovins

Un modèle numérique et un atlas IRM haute résolution du cerveau de brebis ont été créés. Ces outils permettent désormais l'utilisation des différentes approches basées sur les techniques d’imagerie cérébrale dans les études de neurosciences et comportement chez les ovins.

Atlas stéréotaxique du cerveau ovin. © Inra, Matthieu Keller
Par Sylvie André
Mis à jour le 03/08/2017
Publié le 27/04/2017

Dans le domaine des neurosciences, l’imagerie par résonance magnétique (IRM) est une nouvelle méthode d’investigation des bases neuro-anatomiques et fonctionnelles des processus comportementaux, neuroendocriniens ou cognitifs. Peu invasive, elle répond à des besoins de recherches scientifiques sur les animaux d'élevage tout en limitant les interventions sur les animaux, optimisant ainsi les conditions d'expérimentation. Cependant l'utilisation de la neuro-imagerie par résonance magnétique nécessite de disposer de références spécifiques à chaque espèce animale. L'objectif des travaux conduits dans l'unité Physiologie de la Reproduction et des comportements (PRC) a été de créer ces outils de référence pour des études d'imagerie cérébrale.

La modélisation numérique du cerveau d'ovin n’avait pas encore été effectuée. Un modèle numérique de cerveau "moyen" (ou template) a été réalisé par un alignement de cerveaux  de plusieurs individus, ici 18 brebis de la race Ile-de-France, couramment utilisées dans les études de neurosciences et de physiologie animale. Il a été obtenu en utilisant les deux grands types de séquences IRM, (séquences en T1 et T2) qui offrent des contrastes d’images différents et complémentaires. Il a été réalisé en segmentant les trois grands types de tissus cérébraux que sont la matière blanche, la matière grise, et le liquide céphalo-rachidien.

Template multimodal :  Sections axiales d’images (séquences T1 ligne du  haut et T2 ligne du bas) de bas (gauche) en haut (droite) du cerveau ovin. © Matthieu Keller
Template multimodal : Sections axiales d’images (séquences T1 ligne du haut et T2 ligne du bas) de bas (gauche) en haut (droite) du cerveau ovin. © Matthieu Keller

Un atlas IRM haute résolution du cerveau de la brebis a été réalisé en complément du modèle numérique. Cet atlas stéréotaxique* digital résulte de la segmentation et de l’annotation d’une cinquantaine de structures cérébrales. Il est accompagné des cartes de probabilités permettant d'associer chaque point image à l'un des 3 tissus suivants: matière grise, matière blanche et liquide cephalo-rachidien. Cet atlas constitue un préalable indispensable à toute étude de neuro-anatomie sur ce modèle animal. En effet les atlas stéréotaxiques sont au chirurgien ce qu’est une carte routière au voyageur. Ils donnent une cartographie moyenne des structures cérébrales et sont donc des guides anatomiques précieux.

Atlas Stéréotaxique du cerveau ovin. © Inra, Matthieu Keller
Atlas Stéréotaxique du cerveau ovin © Inra, Matthieu Keller

Ces deux outils (template et atlas), permettent désormais l'utilisation des différentes approches basées sur les techniques d’imagerie (IRM fonctionnelle, morphométrie, imagerie de diffusion…) sur les ovins, qui peuvent ainsi devenir une espèce modèle pour des études à la fois préclinique et agronomique en neuro-imagerie. Ils ont été réalisés grâce au matériel disponible (notamment un IRM à 3 teslas) au sein de la plateforme d’imagerie Cire de l’unité PRC (http://www6.val-deloire. inra.fr/cire) inaugurée en 2013.

Ces outils seront à terme mis à disposition de la communauté scientifique en téléchargement via un site web dédié.

*La stéréotaxie est une technique utilisée en neurochirurgie pour atteindre des zones du cerveau de manière précise. Elle permet de définir la position d'une structure grâce à un système de coordonnées dans l'espace et de l'atteindre pour procéder à un traitement, une biopsie, etc.
Les atlas stéréotaxiques sont élaborés à partir d'études anatomiques, radiologiques et statistiques.

Contact(s)
Contact(s) scientifique(s) :

Département(s) associé(s) :
Physiologie animale et systèmes d’élevage
Centre(s) associé(s) :
Val de Loire

Références

Ella A., Delgadillo J.A., Chemineau P. & Keller M. (2017). Computation of a MRI high resolution 3D stereotaxic atlas of the sheep Brain. The Journal of Comparative Neurology, , 525, 3, 676-692.

Ella A. & Keller M. (2015). Construction of a MRI 3D high resolution sheep brain template. Magnetic Resonance Imaging, 33(10):1329-37. doi: 10.1016/j.mri.2015.09.001