Denis Le Bihan, MD – 2010

LE_BIHANDenis Le Bihan, né le 30 juillet 1957, docteur en médecine (1984), docteur ès sciences physiques (1987), dirige l’unité de neuroimagerie anatomique et fonctionnelle du service hospitalier Frédéric Joliot du Commissariat à l’Énergie Atomique (CEA) à Orsay. Il est directeur de l’Institut fédératif de recherche d’imagerie neurofonctionnelle (IFR 49) depuis 2000.

Denis Le Bihan a apporté une contribution exceptionnelle au développement de nouvelles méthodes d’imagerie, son travail se situant au carrefour de la physique, de la neurobiologie et de la médecine. Il a pu, en particulier, grâce à l’imagerie par résonance magnétique (IRM), obtenir une somme de données dans l’étude du cerveau humain.

Le travail le plus connu de Denis Le Bihan est celui de l’IRM dite de « diffusion » qui permet d’obtenir in vivo des images des mouvements moléculaires, en particulier de l’eau, dans les tissus. Il en a donné les principes physiques, décrit les bases expérimentales et montré les applications en pathologie neurologique. Le coefficient de diffusion donne des informations sur la structure des tissus à l’échelle cellulaire et offre ainsi une source puissante et originale de contraste entre tissus de nature différente ou entre composantes normales et pathologiques. Cette méthode est actuellement utilisée dans le monde entier tant pour la recherche fondamentale que dans le domaine clinique, permettant la visualisation de phénomènes physiologiques ou pathologiques jusqu’alors inaccessibles. Par exemple, en neurologie, l’IRM de diffusion a montré tout son intérêt dans le domaine de l’ischémie cérébrale à la phase aiguë quand la perfusion du tissu cérébral peut encore être restaurée.

L’IRM de diffusion permet également de tracer in vivo les voies de connections intracérébrales. En pionnier, Denis Le Bihan a été montré dès 1991 qu’il est possible d’obtenir des images de l’orientation des fibres de substance blanche dans le cerveau en développant la méthodologie du « tenseur de diffusion ». Il devient ainsi possible de déterminer, in vivo et de manière non traumatique, l’orientation des faisceaux de substance blanche dans l’espace chez l’homme pour mettre en évidence la connectivité entre régions activées. Les applications potentielles de l’IRM du tenseur de diffusion dans le domaine médical sont très importantes : évaluation des maladies affectant la substance blanche cérébrale (sclérose en plaque) ainsi que des retards de myélinisation chez l’enfant, étude de la maturation cérébrale (retards mentaux) et des anomalies de connexion (schizophrénie, dyslexie).

L’intérêt porté aux travaux de Denis Le Bihan vient également du développement de l’IRM fonctionnelle, méthode de neuroimagerie qui a radicalement changé l’approche de l’étude du cerveau humain en permettant d’obtenir avec une excellente résolution spatiale et temporelle des images montrant les régions cérébrales activées par une tâche sensorielle, motrice ou cognitive. Denis Le Bihan a été le premier à montrer, par IRM fonctionnelle, l’activation du cortex visuel primaire dans l’imagerie mentale avec des applications au cerveau normal ou pathologique. Avec son équipe, il a souligné l’importance de l’IRM fonctionnelle pour l’étude du langage ce qui prend un immense intérêt en pathologie pédiatrique avant une intervention neurochirurgicale pour déterminer la latéralisation hémisphérique. Plus récemment, avec ses collaborateurs, en particulier Stanislas Dehaene, il a poussé les limites de la méthode pour explorer des domaines cognitifs plus complexes comme celui des bases neurales de la conscience.

D’autre part, il a été montré que la diffusion de l’eau dans le cerveau était anisotrope, en particulier dans la matière blanche, car les membranes axonales limitent le mouvement de diffusion dans une direction perpendiculaire aux fibres nerveuses. Cette découverte est aujourd’hui exploitée pour produire des images spectaculaires de l’orientation des faisceaux de matière blanche et des connexions intracérébrales à partir de la mesure du tenseur de diffusion de l’eau. La dernière née des applications de l’IRM de diffusion de l’eau est celle de l’IRM fonctionnelle. En effet, en 2006, il a été découvert que le coefficient de diffusion de l’eau diminuait légèrement et transitoirement dans les régions cérébrales activées. Cet effet survient plusieurs secondes avant l’augmentation connue du débit sanguin qui est utilisée habituellement en neuroimagerie fonctionnelle (TEP ou IRM) pour obtenir des images de l’activation cérébrale lors de tâches sensorimotrices ou cognitives, et sa découverte représente une avancée majeure, offrant potentiellement une approche plus directe et une meilleure résolution. Ce ralentissement diffusionnel de l’eau résulte d’un transfert d’eau vers un pool à diffusion très lente dans les cellules activées. Ce pool pourrait être constitué de couches de molécules d’eau électrostatiquement confinées par les membranes cellulaires, et son extension lors de l’activation traduirait une augmentation de la surface membranaire, en rapport avec le gonflement cellulaire qui a été observé sur des préparations neurophysiologiques. Les mouvements d’eau et les changements de leurs propriétés physiques, comme la diffusion, apparaissent donc au cœur même des processus d’activation neuronale.