Mémoires Année : 2021

Human against gravity: brain networks of graviception analyzed from a series of 170 post-stroke individuals

L'homme contre la gravité : le réseau cérébral de la graviception étudié à partir d'une série de 170 individus après accident vasculaire cérébral

Camille Lemaire
  • Fonction : Auteur
  • PersonId : 1129673

Résumé

Lateropulsion is a postural behavior frequently observed after hemisphere stroke, especially after right hemisphere stroke where its prevalence reaches about 10 to 60 %. It is now considered as a trinity associating at various degrees a lateral body tilt, a spontaneous active pushing, and a resistance to passive corrections. Patients actively align their body posture onto a wrong internal reference of verticality, tilted the side oppose the stroke. Better knowing which structures of the cerebral hemispheres, when damaged, induce a contralesional lateropulsion is a way to explore the neural bases of the graviception, and beyond the brain interface between perception and action with respect to gravity. Surprisingly few studies have investigated these mechanisms, and none comprehensively with careful statistical analyses of grey and white matter on a large series of individuals. This is the objective of the present study. This is a large cohort of 170 individuals (80 rights, 90 lefts) with both MRI and an evaluation of lateropulsion (with SCP scale), in a subacute stage after a first hemisphere stroke. To analyze relationships between lateropulsion and damaged structures, same procedure was run for grey matter (from lesions’ drawing) and white matter (from disconnectome maps computed on BCBtoolkit sofware). This procedure was based on mass univariate voxel-based lesion-symptom mapping. VLSM analysis reveals a strong association between lateropulsion and several key structures of the right hemisphere. For the grey matter were strongly involved, the putamen, the posterior insula and the caudate nucleus. For the white matter the study revealed a dramatic alteration of thalamo-insular projections, with alterations of cortico-spinal tract and internal capsule. No structure of the left hemisphere was significantly associated with lateropulsion. This is the first study that investigates and identifies neural bases and brain disconnection involved in lateropulsion, from a large cohort of 170 individuals tested at the subacute stage after a first hemisphere stroke and with a robust lesion analysis. We analyzed both grey and white matter. The putamen, the posterior insula, the caudate nucleus, thalamo-insular projections, cortico-spinal tract and internal capsule were significantly associated with lateropulsion. These brain structures contribute to the construction and updating of the sense of the upright and support the motor command. A better understanding of the neuroanatomical basis of lateropulsion could help shape novel interventions.
La latéropulsion est un comportement postural fréquemment observé dans les suites d’un accident vasculaire cérébral (AVC), en particulier hémisphérique droit. Sa prévalence peut atteindre 10 à 60%. Ce comportement est maintenant considéré comme une trinité associant, à divers degrés, une inclinaison latérale du corps, une poussée active et une résistance aux corrections passives. Les patients alignent activement leur posture sur un référentiel interne de verticalité erroné. Mieux connaître les structures cérébrales impliquées dans la latéropulsion est un moyen d'explorer les bases neurales de la graviception, et au-delà celles de l'interface cérébrale perception-action en rapport à la gravité. Étonnamment, peu d'études à ce jour ont étudiés ces bases neurales, et aucune de manière exhaustive avec une analyse statistique minutieuse de la substance grise et de la substance blanche. C'est donc l'objectif de notre étude. Il s'agit d'une cohorte de 170 individus hospitalisés dans les suites d’un premier AVC (80 droits, 90 gauches) avec à la fois une IRM et une évaluation de la latéropulsion (avec l’échelle SCP). Pour analyser les relations entre la latéropulsion et les structures cérébrales lésées, une analyse voxel lesion symptom mapping (VLSM) a été faite que ce soit pour la substance grise (à partir des dessins lésionnels) et pour la substance blanche (à partir des cartes de dysconnection obtenues par le logiciel BCBtoolkit). Celle-ci révèle une forte association entre la latéropulsion et plusieurs structures clés de l'hémisphère droit. Pour la substance grise, on note l’implication du putamen, de l'insula postérieure et du noyau caudé. Pour la substance blanche, on retrouve une altération des projections thalamo-insulaires, du faisceau cortico-spinal et de la capsule interne. Aucune structure de l'hémisphère gauche n'était associée de manière significative à la latéropulsion. Il s'agit donc de la première étude qui étudie et identifie les bases neurales impliquées dans la latéropulsion, à partir d'une cohorte de 170 individus testés à la phase subaiguë post AVC et avec une méthode d’analyse des corrélats neuro-anatomiques robuste. Cette analyse VLSM retrouve que, à droite, le putamen, l'insula postérieure, le noyau caudé, les projections thalamo-insulaires, le faisceau cortico-spinal et la capsule interne étaient significativement associés à la latéropulsion. Ces structures cérébrales contribuent à la construction et à la mise à jour du sens de verticalité et sous-tendent la commande motrice. Une meilleure compréhension neuroanatomique de la latéropulsion pourrait aider à développer des techniques modernes de rééducation.
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Dates et versions

dumas-03600772 , version 1 (07-03-2022)

Identifiants

Citer

Camille Lemaire. Human against gravity: brain networks of graviception analyzed from a series of 170 post-stroke individuals. Human health and pathology. 2021. ⟨dumas-03600772⟩
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