Selon une nouvelle étude menée par des chercheurs de la Georgia State University et du Georgia Institute of Technology, les patients atteints de Covid-19 qui reçoivent une oxygénothérapie ou qui souffrent de fièvre présentent une réduction du volume de matière grise dans le réseau frontal-temporal du cerveau.
L'étude a révélé qu'un volume de matière grise plus faible dans cette région du cerveau était associé à un niveau plus élevé d'incapacité chez les patients atteints de Covid-19, même six mois après la sortie de l'hôpital.
La matière grise est vitale pour le traitement de l'information dans le cerveau et une anomalie de la matière grise peut affecter le bon fonctionnement et la communication des neurones. L'étude, publiée dans le numéro de mai 2021 de Neurobiologie du stress, indique que la matière grise dans le réseau frontal pourrait représenter une région centrale pour l'implication cérébrale dans Covid-19, même au-delà des dommages liés aux manifestations cliniques de la maladie, comme les accidents vasculaires cérébraux.
Les chercheurs, affiliés au Centre de recherche translationnelle en neuroimagerie et science des données (TReNDS), ont analysé les tomodensitogrammes de 120 patients neurologiques, dont 58 atteints de Covid-19 aigu et 62 sans Covid-19, appariés pour l'âge, le sexe et maladie. Le travail a été réalisé conjointement avec Enrico Premi et ses collègues de l'Université de Brescia en Italie, qui ont fourni les données de l'étude. Ils ont utilisé une analyse morphométrique basée sur la source, ce qui renforce la puissance statistique des études avec une taille d'échantillon modérée.
Les chercheurs Kuaikuai Duan et Vince Calhoun ont découvert que les complications neurologiques des patients atteints de Covid-19 peuvent être liées à un volume de matière grise inférieur dans la région avant du cerveau même six mois après la sortie de l'hôpital. Crédit : Vince Calhoun, Georgia Tech
"La science a montré que la structure du cerveau affecte sa fonction, et l'imagerie cérébrale anormale est devenue une caractéristique majeure de Covid-19", a déclaré Kuaikuai Duan, le premier auteur de l'étude, assistant de recherche diplômé à TReNDS et Ph.D. étudiant à l'école de génie électrique et informatique de Georgia Tech. «Des études antérieures ont examiné comment le cerveau est affecté par Covid-19 en utilisant une approche univariée, mais la nôtre est la première à utiliser une approche multivariée, basée sur les données, pour lier ces changements à des caractéristiques spécifiques de Covid-19 (par exemple fièvre et manque de l'oxygène) et le résultat (niveau d'incapacité).
L'analyse a montré que les patients présentant des niveaux d'incapacité plus élevés avaient un volume de matière grise plus faible dans les gyroscopes frontaux supérieur, médial et moyen à la sortie et six mois plus tard, même en contrôlant les maladies cérébrovasculaires. Le volume de matière grise dans cette région était également significativement réduit chez les patients recevant une oxygénothérapie par rapport aux patients ne recevant pas d'oxygénothérapie. Les patients fiévreux présentaient une réduction significative du volume de matière grise dans le gyrus temporal inférieur et moyen et le gyrus fusiforme par rapport aux patients sans fièvre. Les résultats suggèrent que Covid-19 peut affecter le réseau frontal-temporal par la fièvre ou le manque d'oxygène.
Une réduction de la matière grise dans les gyrus frontal supérieur, médial et moyen était également présente chez les patients agités par rapport aux patients sans agitation. Cela implique que les changements de matière grise dans la région frontale du cerveau peuvent être à la base des troubles de l'humeur couramment présentés par les patients Covid-19.
«Les complications neurologiques sont de plus en plus documentées chez les patients atteints de Covid-19», a déclaré Vince Calhoun, auteur principal de l'étude et directeur de TReNDS. Calhoun est professeur émérite de psychologie à l'Université de Géorgie et occupe des postes à la School of Electrical and Computer Engineering de Georgia Tech et en neurologie et psychiatrie à l'Université Emory. «Il a également été démontré qu'une réduction de la matière grise est présente dans d'autres troubles de l'humeur tels que la schizophrénie et est probablement liée à la façon dont la matière grise influence le fonctionnement des neurones.»
Les résultats de l'étude démontrent que des modifications du réseau frontal-temporal pourraient être utilisées comme biomarqueur pour déterminer le pronostic probable de Covid-19 ou évaluer les options de traitement pour la maladie. Ensuite, les chercheurs espèrent reproduire l'étude sur une plus grande taille d'échantillon qui comprend de nombreux types de scintigraphies cérébrales et différentes populations de patients Covid-19.
Référence : « Altérations du volume de matière grise frontal-temporal associées aux mesures cliniques des personnes âgées atteintes de COVID-19 » par Kuaikuai Duan, Enrico Premi, Andrea Pilotto, Viviana Cristillo, Alberto Benussi, Ilenia Libri, Marcello Giunta, H. Jeremy Bockholt, Jingyu Liu, Riccardo Campora, Alessandro Pezzini, Roberto Gasparotti, Mauro Magoni, Alessandro Padovani et Vince D. Calhoun, 13 avril 2021, Neurobiologie du stress.
DOI : 10.1016/j.ynstr.2021.100326
TReNDS est un partenariat entre Georgia State, Georgia Tech et Emory University et vise à améliorer notre compréhension du cerveau humain à l'aide d'approches analytiques avancées. Le centre utilise des techniques de partage de données à grande échelle et de fusion de données multimodales, notamment l'apprentissage en profondeur, la génomique, la cartographie cérébrale et l'intelligence artificielle.
