Investigation of hippocampal microstructural changes in severe depression : analysis of electroconvulsive therapy and esketamine effects using diffusion MRI

La dépression sévère pharmaco-résistante (DPR) constitue un enjeu majeur de santé publique. L'identification de biomarqueurs objectifs permettant de mieux stratifier les patients et de guider le choix des traitements répond à un besoin clinique. Cette thèse explore les altérations microstructurelles de l'hippocampe dans la DPR et leur modulation sous traitement par électroconvulsivothérapie (ECT) ou eskétamine intranasale (ESK), par IRM de diffusion avancée. Cette recherche s'appuie sur trois articles scientifiques originaux, chacun apportant un éclairage complémentaire, utilisant des méthodes d'évaluation clinique et IRM. Méthodologie : L'ensemble des patients des deux groupes (ECT et ESK) a été évalué cliniquement aux trois temps : V1 (avant traitement), V2 (après 5 séances d'ECT ou d'ESK) et V3 (fin du traitement). Les évaluations IRM ont eu lieu à V1 et V2 pour le groupe ESK, et à V1, V2 et V3 pour le groupe ECT. La réponse au traitement était définie par une diminution >50 % du score MADRS, la rémission par un score '10. Le groupe de volontaires sains comportait 24 sujets et était évalué à V1. Les protocoles d'IRM 3T incluaient une séquence 3D pondérée T1 haute résolution et une séquence de diffusion multi-shell optimisée pour le modèle NODDI. Les cartes de NDI, ODI, Fiso, ainsi que les métriques DTI (FA, MD, AD, RD) et Q-ball (GFA) ont été extraites avec la Ginkgo Toolbox, et la segmentation des hippocampes et de leurs sous-champs avec FreeSurfer 7.0.0, avec une attention particulière portée au gyrus denté. Article 1 : Hippocampal microstructural changes following electroconvulsive therapy in severe depression. Publié dans Molecular Psychiatry (2025). Cette étude longitudinale inclut trois temps d'évaluation IRM chez 43 patients : avant traitement (V1), après 5 séances d'ECT (V2) et à la fin du traitement (V3), et un temps d'évaluation chez 24 contrôles. Elle démontre que l'ECT entraîne une normalisation partielle de la microstructure hippocampique, avec augmentation du NDI et de l'ODI, et diminution de la Fiso et de la FA, suggérant un processus actif de plasticité synaptique. Article 2 : Esketamine-induced Dentate Gyrus plasticity in treatment-resistant depression (en cours de relecture). Cette étude longitudinale comporte deux temps d'évaluation IRM chez 12 patients : avant traitement (V1) et après 5 administrations d'ESK (V2), et un temps d'évaluation chez 24 sujets contrôles. Elle révèle des changements microstructuraux précoces localisés au gyrus denté, avec une augmentation de l'ODI et une diminution de la FA, sans modification volumétrique détectable. Article 3 : Microstructural diffusion MRI of the hippocampus in treatment-resistant depression. (en cours de relecture). Cette étude transversale comparant 41 patients DPR éligibles à l'ECT et 24 contrôles sains met en évidence une altération diffuse de la microstructure hippocampique chez les patients DPR comparés aux sujets sains, caractérisée par une augmentation de la FA et une diminution marquée du NDI et de l'ODI, traduisant une perte de complexité neuritique. Conclusion : Cette thèse met en évidence le potentiel de l'IRM de diffusion avancée pour caractériser in vivo les altérations microstructurelles de l'hippocampe dans la DPR et leur modulation par un traitement interventionnel. La combinaison FA/ODI hippocampique émerge comme un biomarqueur prometteur de sévérité et de réponse thérapeutique, ouvrant la voie à une stratification individualisée des patients pour les traitements neuromodulateurs.