Thématique de recherche

Notre équipe multidisciplinaire rassemble des scientifiques de différentes formations : mathématiques et instrumentation en imagerie médicale, médecine nucléaire, traitement du signal, psychiatrie et neurosciences cognitives, qui étudient les fondements cognitifs, comportementaux, génétiques, morphologiques et fonctionnels de la spécialisation hémisphérique (SH).

La SH est la relation entre une fonction cognitive et un ensemble de structures cérébrales d’un hémisphère donné. Cela comprend à la fois l’hébergement de réseaux spécialisés qui ont des propriétés fonctionnelles uniques et les mécanismes qui permettent la coordination inter-hémisphérique nécessaire à un traitement cognitif efficace. Les connaissances acquises grâce aux observations de patients porteurs de lésions cérébrales depuis celle de Broca en 1860 ont montré que la particularité de la SH de l’Homme est qu’elle est peu variable : chez plus de 90% des êtres humains le langage est piloté par l’hémisphère gauche et l’attention visuo-spatiale par l’hémisphère droit par exemple. Les études de personnes souffrant de maladies développementale à l’origine d’anomalies du langage comme les dysphasies ou les dyslexies ont montré que ces sujets étaient moins asymétriques au niveau cérébral. C’est également le cas dans certaines psychoses comme la schizophrénie. Mais l’origine et les facteurs reste mal connu en partie du fait de sa faible variabilité. Ce processus de spécialisation hémisphérique est au cœur de notre recherche.

Notre équipe multidisciplinaire rassemble des scientifiques de différentes formations : mathématiques et instrumentation en imagerie médicale, médecine nucléaire, traitement du signal, psychiatrie et neurosciences cognitives, qui étudient les fondements cognitifs, comportementaux, génétiques, morphologiques et fonctionnels de la SH.

Pour cela, nous travaillons sur des cohortes de volontaires en bonne santé en neuroimagerie ayant pour objectifs de:

1- déterminer comment les deux hémisphères sont différemment impliqués dans une tâche cognitive et comment la variabilité de la SH est associée au fonctionnement cognitif. Nous avons ainsi mis en place et acquis la BIL&GIN (Brain Imaging Lateralization & GIN), une base de données unique au monde dédiée à l’étude de la connectivité cérébrale, et en particulier des connectivités inter- et intra-hémisphérique qui sous-tendent la spécialisation hémisphérique. La BIL&GIN comprend 453 sujets volontaires sains âgés de 18 à 50 ans, équilibrés pour le sexe et la préférence manuelle, et incluant des données génétiques, comportementales, anatomiques et fonctionnelles.

2- caractériser les substrats neuronaux des dernières phases de maturation cérébrale dans le cadre de la cohorte i-Share. Dans cette étude, dirigée par C. Tzourio, nous collectons des données sur l’anatomie et la fonctionnalité du cerveau de 2.000 étudiants de l’Université de Bordeaux par IRM.

L’activité de recherche de GIN s’articule autour de 5 axes thématiques  :

  • Règles de mise en place des différentes spécialisations hémisphériques.
  • Spécialisation hémisphérique et compétences cognitives.
  • Comparaison des hémisphères gauche et droit à travers leur organisation structurelle, fonctionnelle et intrinsèque.
  • Description des réseaux cognitifs et de leur latéralisation à partir de la connectivité intrinsèque du cerveau.
  • Origine génétique de la latéralisation cérébrale (Multiples collaborations avec Dana, ENIGMA consortium; avec C Francks, MPI Nijmegen; avec M Carreiras, BCBL, San Sebastian et avec H Adams, Erasmus Univ. Rotterdam).

Axes de recherche

Comment l’organisation cérébrale hémisphérique des fonctions cognitives se met-elle en place ? D’où vient que certaines personnes abritent de façon atypique le langage dans leur hémisphère droit ? La latéralisation hémisphérique est-elle nécessaire à un fonctionnement cérébral et cognitif optimal ? Si oui pour quelles fonctions ? Les sujets atypiques le sont-ils pour une fonction donnée ou bien leur organisation est-elle différente pour les différents réseaux latéralisés ? Les asymétries anatomiques sont-elles des marqueurs des asymétries fonctionnelles ? Peut-on déterminer de manière non-invasive la latéralisation pour le langage d’un individu ? Les individus atypiques ont-ils des particularités génétiques qui expliquent leur changement de latéralisation ? Pour répondre à ces questions nous combinons la neuroimagerie anatomique, fonctionnelle, les mesures de connectivité, les données comportementales, le génotypage et le databasing.

Une carte complète des connexions cérébrales, le connectome, est nécessaire pour interpréter les mesures des signaux transmis entre les neurones. Dans le cerveau humain, ces signaux circulent dans un réseau complexe de dizaines de milliards de neurones, dont chacun est relié à 10 000 autres, via les axones qui constituent les faisceaux de fibres de la matière blanche. Identifier ces voies de connexions est une première approche pour établir une telle carte. Une autre approche, dite de connectivité fonctionnelle, est de suivre l’activité spontanée synchronisée entre les groupes de neurones. La combinaison de ces deux approches est possible grâce aux avancées de l’imagerie par résonance magnétique (IRM) anatomique et fonctionnelle. Notre recherche entre dans le cadre de cette nouvelle discipline de la neuroscience moderne, la connectomique, qui examine l’organisation anatomique et le fonctionnement du cerveau à travers le connectome pour la mettre en relation avec le fonctionnement cognitif.

La neuroimagerie en population vise  à identifier les différentes sources potentielles de la variabilité du cerveau et à mesurer la taille de leurs effets et leurs interactions. C’est un domaine de recherche dont les apports sont importants aussi bien du point de vue cognitif, sociétal, que médical. La neuroimagerie en population a un rôle important à jouer face aux nombreux questionnements et préjugés qui suscite des débats particulièrement animés concernant le rapport entre cerveau et pensée, les rôles respectifs des gènes et de l’environnement sur la morphologie, l’organisation, l’architecture fonctionnelle et les performances de notre cerveau, sur l’existence ou non d’un cerveau sexué, sur les différences entre gauchers et droitiers, etc.… Notre recherche vise à comprendre ce qui est à la source de la variabilité cérébrale et quantifier les limites de sa « normalité », ce qui est fondamental pour progresser sur la définition, le diagnostic et la mise au point de nouvelles approches thérapeutiques des maladies cérébrales.

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Dernières publications

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Criteria : Author : "Nathalie,Tzourio-Mazoyer;Bernard,Mazoyer;Laurent,Petit;Fabrice,Crivello;Marc,Joliot;Emmanuel,Mellet;Laure,Zago;Gael,Jobard;Isabelle,Hesling", Publication type : "('ART')"
Number of occurrences founded : 124.

titre
The challenge of mapping the human connectome based on diffusion tractography
auteur
Klaus Maier-Hein, Peter F. Neher, Christophe Houde, Marc-Alexandre Côté, Eleftherios Garyfallidis, Jidan Zhong, Maxime Chamberland, Fang-Chen Yeh, Ying-Chia Lin, Qing Ji, Wilburn E. Reddick, John O. Glass, David Qixiang Chen, Yuanjing Feng, Chengfeng Gao, Ye Wu, Jieyan Ma, H. Renjie, Qiang Li, Carl-Fredrik Westin, Samuel Deslauriers-Gauthier, J. Omar Ocegueda González, Michael Paquette, Samuel St-Jean, Gabriel Girard, François Rheault, Jasmeen Sidhu, Chantal M. W. Tax, Fenghua Guo, Hamed Y. Mesri, Szabolcs Dávid, Martijn Froeling, Anneriet M. Heemskerk, Alexander Leemans, Arnaud Boré, Basile Pinsard, Christophe Bedetti, Matthieu Desrosiers, Bram Brambati, Julien Doyon, Alessia Sarica, Roberta Vasta, Antonio Cerasa, Aldo Quattrone, Jason Yeatman, Ali R. Khan, Wes Hodges, Simon Alexander, David Romascano, Muhamed Barakovic, Anna Auría, Oscar Esteban, Alia Lemkaddem, Jean-Philippe Thiran, H. Ertan Cetingul, Benjamin L. Odry, Boris Mailhé, Mariappan S. Nadar, Fabrizio Pizzagalli, Gautam Prasad, Julio E. Villalon-Reina, Justin Galvis, Paul M. Thompson, Francisco de Santiago Requejo, Pedro Luque Laguna, Luis Miguel Lacerda, Rachel Barrett, Flavio Dell’acqua, Marco Catani, Laurent Petit, Emmanuel Caruyer, Alessandro Daducci, Tim Dyrby, Tim Holland-Letz, Claus C. Hilgetag, Bram Stieltjes, Maxime Descoteaux
article
Nature Communications, Nature Publishing Group, 2017, 8 (1), 〈10.1038/s41467-017-01285-x〉
identifiant
hal-01631578
titre
Is the planum temporale surface area a marker of hemispheric or regional language lateralization?
auteur
Nathalie Tzourio-Mazoyer, Fabrice Crivello, Bernard Mazoyer
article
Brain Structure and Function, Springer Verlag, 2017, 〈10.1007/s00429-017-1551-7〉
identifiant
hal-01649090
titre
Predicting hemispheric dominance for language production in healthy individuals using support vector machine
auteur
Laure Zago, Pierre-Yves Hervé, Robin Genuer, Alexandre Laurent, Bernard Mazoyer, Nathalie Tzourio-Mazoyer, Marc Joliot
article
Human Brain Mapping, Wiley, 2017, 〈10.1002/hbm.23770〉
identifiant
hal-01590497
titre
Recognition of white matter bundles using local and global streamline-based registration and clustering
auteur
Eleftherios Garyfallidis, Marc-Alexandre Côté, Francois Rheault, Jasmeen Sidhu, Janice Hau, Laurent Petit, David Fortin, Stephen Cunanne, Maxime Descoteaux
article
NeuroImage, Elsevier, 2017, 〈10.1016/j.neuroimage.2017.07.015〉
identifiant
hal-01622403
titre
White Matter Lesions are Associated with Specific Depressive Symptom Trajectories among Incident Depression and Dementia Populations: Three-City Dijon MRI Study
auteur
Phillip Tully, Stéphanie Debette, Bernard Mazoyer, Christophe Tzourio
article
The American Journal of Geriatric Psychiatry, 2017, 〈10.1016/j.jagp.2017.06.003〉
identifiant
hal-01622398