Le néocortex humain est particulièrement plissé. Des variations de plissement cortical ont été associées à certaines maladies neuro-développementales comme l’autisme ou la schizophrénie. Il est cependant difficile de savoir ce qu’impliquent ces différences de motif, au delà d’être des marqueurs de variations de la structure interne du cortex. Au cours du développement, les plis corticaux apparaissent chez l’humain pendant le dernier trimestre de gestation, simultanément avec le développement de sa connectivité. Aujourd’hui la communauté scientifique semble se retrouver sur des théories qui relient l’émergence des plis à l’organisation cytoarchitectonique et fonctionnelle du cortex. Nous avons développé une hypothèse de plissement prenant également en compte le stress mécanique engendré par la croissance des tissus ainsi que son rôle dans une possible rétro-action mécanique des plis sur l’organisation interne du cortex. Grâce à son développement en partie post-natal, le furet apparait comme un modèle animal idéal pour l’étude de l’organisation et du plissement cortical. A partir de données d’IRM structurales, nous avons segmenté et reconstruit en trois dimensions les surfaces piale et interne du cortex de 28 cerveaux de furets, afin de mener des analyses de surface et d’épaisseur corticale. Par une description anatomique précise du plissement du cortex du furet, basée sur l’étude de cartes de courbure, nous montrons la présence inattendue de plis déjà au 4ème jour après la naissance (P4). Par ailleurs, l’analyse longitudinale du plissement du cortex à partir d’algorithmes de recalage, suggère un gradient rostro-caudal dans la croissance de la surface corticale qui pourrait être impliqué dans la gyrification. En effet, les aires corticales les plus rostrales, plus grandes, et plus plissées à l’âge adulte, semblent croitre plus tôt et plus vite au cours du développement, en comparaison avec les régions caudales plus petites, et moins plissées chez l’adulte. L’analyse de l’épaisseur corticale révèle une corrélation entre l’épaisseur du cortex et la localisation des gyri et sulci. Cependant cette corrélation n’apparait qu’à partir du 8ème jour après la naissance, soit après la formation des plis à P4. L’ensemble de nos résultats suggère donc un possible effet mécanique du plissement du cortex sur son épaisseur, et donc potentiellement sur son organisation cytoarchitectonique et sa connectivité. / The human neocortex is highly folded. Its folding pattern has been associated with neurodevelopmental conditions, like autism or schizophrenia. It is still difficult, however, to understand what theses differences may imply, beyond being a marker of underlying variations in cortical organization. During development, folds appear during the last semester of gestation in human, synchronously with connective development. Nowadays, researchers recognize the existence of a relationship between the geometry of neocortical folds, and its cytoarchitectonic and functional organization. We have developed a hypothesis considering the role that mechanical stress can play in the determination of neocortical organization. The ferret appears as an ideal animal model to study the link between folding and cortical organization, as both processes in the ferret take place after birth. We segmented and reconstructed the pial and white matter cortical surfaces from 28 ferret brain structural MR images, and used them for surface and cortical thickness analysis. We highlight an unexpected significant presence of folds at postnatal day 4 (P4), on curvature maps of the pial surface. Besides, longitudinal analyses of the pial folding using meshes registration suggest the presence of a gradient in surface expansion that can be related to gyrification. The larger rostral areas — that turn to be more folded in adult brains — seem to expand earlier and faster than caudal regions with smaller surface area. In cortical thickness analysis, the correlation between pial surface curvature and thickness reveals a variation of cortical thickness in gyri and sulci. However, this correlation appears after postnatal day 8, thus after the emergence of folds around P4.Together, our results suggest a possible mechanical causal effect of folding on the thickening of the cortex and on its cytoarchitectonic and connective development.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:theses.fr/2018USPCC171 |
| Date | 12 October 2018 |
| Creators | Foubet, Ophélie |
| Contributors | Sorbonne Paris Cité, Toro, Roberto |
| Source Sets | Dépôt national des thèses électroniques françaises |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation, Text, Image |
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