Soutenance de thèse de COMINO GARCIA-MUÑOZ ALICIA
Titre de thèse
Caractérisation des séquelles cérébrales dans la malaria cérébrale experimentale
Characterization of brain sequelae in experimental cerebral malaria
Résumé de la thèse
La malaria cérébrale (MC), complication la plus mortelle de l'infection par Plasmodium falciparum, entraîne un coma et la mort dans 15 à 20% des cas en raison d'un oedème cérébral. Dix à 20% des survivants présentent des déficits neurologiques qui contribuent à l'impact humain, social et économique de la MC. Nous avons utilisé une approche d'IRM et SRM multiparamétrique pour caractériser les séquelles cérébrales sous-jacentes aux déficits neurologiques dans un modèle murin de MC traité par un agent anti-malarique.
Nous avons d'abord identifié des différences liées au sexe durant le syndrome cérébral susceptibles d'induire des différences dans la nature et la sévérité des séquelles. Nous montrons grâce à une analyse volumétrique s'appuyant sur une segmentation par deep-learning, une régionalisation de l'oedème avec des différences sexuelles en termes de structures affectées, de distribution spatiale des hémorragies et de charge lésionnelle. Nous avons ensuite cherché à déterminer la nature des séquelles en termes de macro- et micro-structure, d'hémodynamique microvasculaire, de neurométabolisme et de connectivité fonctionnelle à l'état de repos. Le protocole d'IRM/SRM in vivo a été complété par des tests comportementaux afin d'évaluer l'état cognitif des survivants. Nous avons mis en évidence des atteintes persistantes notamment dans le cortex, le thalamus, le cervelet et l'hippocampe. Nous avons également identifié des différences liées au sexe concernant la sévérité et la période d'apparition de certaines séquelles dans les mois suivant la guérison. Ces résultats soulignent la nécessité d'inclure le sexe comme variable dans l'étude de la MC et de ses complications. Il s'agit de la première description exhaustive des bases neurales des séquelles de la malaria cérébrale par IRM/SRM et de l'influence du sexe dans le développement du syndrome cérébral et de ses complications après traitement.
Thesis resume
Cerebral malaria (CM), the most fatal complication of Plasmodium falciparum infection, leads to coma and death in 15-20% of cases as a consequence of brain edema. 10 to 20% percent of survivors present long-term neurological deficits that contribute to the human, social and economic burden of the disease in endemic areas. The aim of this project was to use a multi-parametric MRI and MRS approach to characterize the cerebral sequelae underlying persistent neurological deficits, and to study the impact of biological sex on the disease and its sequelae on a murine model of CM with successful anti-malarial therapy.
We first characterized the differences linked to sex during the cerebral syndrome that could lead to dissimilarities on the nature and the severity of sequelae. Using a volumetric analysis based on deep-learning segmentation, we show a regionalization of the brain edema, with sex differences in terms of structures affected, spatial distribution of hemorrhages and lesion load. We then sought to determine the nature of the sequelae in terms of macro- and micro-structure, microvascular hemodynamics, neurometabolism and functional connectivity in the resting state. The in vivo MRI/MRS protocol was complemented by behavioral tests to assess the cognitive status of the survivors. We found persistent damage in the cortex, thalamus, cerebellum and hippocampus. We also identified sex-related differences in the severity and debut time of certain sequelae. These results underline the need to include sex as a variable in the study of CM and its complications. This is the first comprehensive description of the neural basis of brain malaria sequelae by MRI/MRS, and of the influence of biological sex in the development of the brain syndrome and its complications after treatment.