Soutenance de thèse de COTINAT Maëva
Titre de thèse
Apport de l'étude par IRM multimodale pour la caractérisation et la prédiction de progression ou de récupération des lésions, déficiences et limitations d'activité liés aux pathologies neurologiques
MRI biomarkers for longitudinal monitoring of the progression or recovery of lesions, deficiencies and activity limitations related to neurological diseases
Résumé de la thèse
Les pathologies neurologiques centrales telles que l'accident vasculaire cérébral (AVC) ischémique et la sclérose en plaques primaire progressive (SEP-PP) constituent deux causes majeures de handicap acquis, dont la complexité physiopathologique rend difficile la prédiction de l'évolution et de la récupération fonctionnelle. En médecine physique et de réadaptation (MPR), la compréhension fine des liens entre lésions tissulaires, déficiences et limitations d'activité repose sur la capacité à identifier des biomarqueurs objectifs, sensibles et reproductibles. Cette thèse explore l'apport des biomarqueurs issus de l'imagerie par résonance magnétique (IRM) multimodale pour mieux caractériser les altérations cérébrales, prédire leur devenir et ouvrir des perspectives vers une personnalisation des prises en soins.
Le premier axe a porté sur l'étude des substrats métaboliques et homéostatiques des AVC ischémiques. L'analyse conjointe de marqueurs d'œdème cytotoxique et d'homéostasie ionique a permis de mieux comprendre la dynamique spatio-temporelle des lésions cérébrales, depuis la phase aiguë jusqu'à la constitution du tissu nécrotique. Ces travaux ont montré que la quantification des déséquilibres ioniques dans les heures et jours suivant l'ischémie apporte une information complémentaire à l'imagerie de diffusion pour estimer la viabilité tissulaire et affiner le pronostic fonctionnel. L'intégration de ces données soutient l'hypothèse selon laquelle la compréhension des processus métaboliques précoces pourrait être déterminante pour prédire la récupération et guider les stratégies thérapeutiques précoces.
Le deuxième axe a exploré la valeur de la vitesse de marche en situation écologique et de l'épaisseur corticale en IRM, comme biomarqueur de progression de la SEP-PP, pathologie caractérisée par neurodégénérescence progressive. L'évaluation longitudinale de la vitesse de marche en situation écologique, associée à la mesure de l'épaisseur corticale, a mis en évidence une corrélation entre la vitesse de la marche et l'amincissement cortical, traduisant la neurodégénérescence sous-jacente. Ces résultats soutiennent l'intérêt potentiel de la vitesse de marche en situation écologique comme marqueurs d'évolution dans la SEP-PP.
Enfin, le troisième axe ouvre des perspectives sur l'utilisation de biomarqueurs IRM dans l'évaluation de l'efficacité des programmes de rééducation. L'étude des modifications de connectivité cérébrale en réponse à des interventions rééducatives ciblées — telles que la marche assistée robotisée associée à un traitement de la spasticité — viseront à objectiver les effets neuro-fonctionnels des thérapeutiques et à soutenir une approche plus personnalisée de la réadaptation.
Ainsi, l'ensemble de ce travail contribue à renforcer le lien entre l'imagerie cérébrale et la pratique clinique en MPR. En intégrant les dimensions métabolique, structurale et fonctionnelle des atteintes neurologiques, il propose une approche physiopathologique et pronostique cohérente, plaçant l'IRM multimodale au cœur d'une MPR fondée sur les preuves et orientée vers la prédiction de la récupération fonctionnelle.
Thesis resume
Central neurological disorders, such as ischemic stroke and primary progressive multiple sclerosis (PPMS), are major causes of acquired disability. The physiopathological complexity of these disorders makes predicting disease progression and functional recovery difficult. In physical and rehabilitation medicine (PRM), precisely understanding the relationship between tissue lesions, impairments and activity limitations requires identifying objective, sensitive and reproducible biomarkers. This PhD research explores how multimodal magnetic resonance imaging (MRI) biomarkers can better characterize brain alterations, predict their evolution and support the development of personalized rehabilitation strategies.
The first research focus is the study of metabolic and homeostatic substrates in ischemic stroke. Combined analysis of cytotoxic and ionic edema provided insight into the spatiotemporal dynamics of cerebral lesions from the acute phase to necrotic tissue formation. These findings demonstrate that quantifying ionic imbalance in the hours and days following ischemia provides information that complements diffusion imaging in assessing tissue viability and refining functional prognosis. This supports the hypothesis that early metabolic processes are key to predicting recovery and guiding acute therapeutic strategies.
The second research axis investigated real-life walking speed and cortical thickness as biomarkers of disease progression in PPMS, a disorder characterized by continuous neurodegeneration. A longitudinal evaluation that combined real-life walking speed with cortical thickness measurements revealed a correlation between slower walking speed and cortical thinning. This reflects the underlying neurodegenerative processes. These results support the interest of real-life walking speed as a clinically relevant biomarker of progression in PPMS.
Finally, the third axis explores the possibility of using MRI biomarkers to evaluate the effectiveness of rehabilitation programs. Analyzing brain connectivity changes induced by targeted interventions, such as robot-assisted gait training combined with focal spasticity treatment, will aim to objectively characterize neurofunctional effects and promote a more individualized approach in rehabilitation.
Overall, this work strengthens the link between neuroimaging and clinical practice in PRM. By integrating the metabolic, structural, and functional aspects of neurological disorders, the work establishes a physiopathological and prognostic framework that positions multimodal MRI as a cornerstone of evidence-based rehabilitation medicine oriented toward the prediction and optimization of functional recovery.