PET Scan : Dopamine et circuit de récompense (sujet 13242)
- Sommaire :
Le dossier "13242DopamineCircuitRecompense" de la banque NeuroPéda contient deux images :
- IRMSujet13242.anat.nii.gz qui est une image anatomique
- TEPSujet13242Raclopride.fonc.nii.gz qui est une image de tomographie par émission de positons (TEP)
Chemin d'accès aux images :
AnaPeda\1BanqueNeuroPeda\13ImagerieFonctionnelle\132FonctionsCognitives\1324SystemesDeRecompense\13242DopamineCircuitRecompense
Il s'agit d'images issues de la recherche, fournies par le LABEX CORTEX.
Le fichier "IRMSujet13242.anat.nii.gz" est une IRM anatomique en T1-MPRAGE
Mise en garde : Contrairement à ce que pourrait laisser pense l'extension .fonc du fichier TEPSujet13242Raclopride.fonc.nii.gz, cette image n'est pas une IRM fonctionelle, mais de la tomographie par émission de positons (TEP), dénommée PET ou PET scan pour « positron emission tomography » en anglais.
Principe de la TEP :
Il s'agit d'une méthode d'imagerie médicale qui consiste à injecter dans le sang un traceur, dont on connaît le comportement et les propriétés biologiques (par exemple du glucose), afin d'obtenir une image en trois dimensions du fonctionnement d'un organe ou de détecter la présence d'une cible moléculaire. Ce traceur est marqué par un atome radioactif (carbone, fluor, azote, oxygène…) qui est instable. Lorsqu'il revient à l'état stable, il émet un positon qui parcours un trajet de un à deux millimètres dans l'organisme avant de se combiner à un électron. Les deux particules s'annihilent et donnent naissance à deux photons qui partent en ligne droite à 180° dans deux directions diamétralement opposées. C’est la détection en coïncidence de ces photons par la caméra TEP qui permet la localisation du lieu de leur émission.
Un système informatique reconstitue ensuite à l’aide d’un algorithme de reconstruction les images de la répartition du traceur dans le corps et donc la concentration du traceur en chaque point de l’organe, sous la forme d’une image 2D ou d’un objet 3D. C’est cette information quantitative que l’on représente sous la forme d’une image faisant apparaître en couleurs les zones de forte concentration du traceur.
| Principe de la TEP : source CEA |
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L'image TEPSujet13242Raclopride.fonc.nii.gz est obtenue par injection de raclopride marqué en utilisant l'isotope 11C chez le sujet. Le raclopride est un composé synthétique qui agit comme antagoniste des récepteurs dopaminergiques D2, en se fixant sur ces derniers. Il permet d'évaluer le degré de fixation de la dopamine sur les récepteurs dopamineriques D2 qui s'accumulent dans le striatum dont fait partie le noyau accumbens.
| Mise au point sur les récepteurs dopaminergiques |
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Les récepteurs dopaminergiques sont impliqués dans plusieurs processus neurologiques, dont la motivation, la cognition, la mémoire, l'apprentissage et la motricité fine, la modulation de la signalisation neurendocrine ainsi que la sensation de plaisir liée à une consommation d'alcool (Boileau et al, 2003), de drogue (Bossong et al, 2015), un gain d'argent (Jonasson et al, 2014) ou les jeux vidéos (Koepp et al, 1998)… Une signalisation anormale des récepteurs et des fonctions nerveuses de la dopamine est impliquée dans plusieurs troubles neuropsychiatriques. Ainsi, les récepteurs de la dopamine sont des cibles de médicaments neurologiques. Les récepteurs dopaminergiques sont des récepteurs métabotropiques, couplés à des protéines G avec l'AMP cyclique comme second messager, à 7 domaines transmembranaires. On connait actuellement 5 types de récepteurs dopaminergiques : D1 à D5. Ces récepteurs sont divisés en deux sous-groupes : les récepteurs de type D1 (D1-like), comprenant D1 et D5 qui ont une activité stimulatrice car couplés positivement à l'adényl cyclase; et les récepteurs de type D2 (D2-like), comprenant les récepteurs D2, D3 et D4 qui ont une action inhibitrice.
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| Localisation centrale des récepteurs dopaminergiques D2 |
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Les récepteurs D2, cible du raclopride utilisé pour la réalisation du PET Scan du sujet 13242, sont localisés principalement : - au niveau du système nerveux central : dans le noyau accumbens qui intervient dans l'évaluation de la valeur hédonique d'une action (= motivation), le noyau caudé, le putamen, la substance noire, les tubercules olfactifs, l'aire tegmentale ventrale qui réagit aux stimuli associés à une récompense, l'amygdale qui intervient dans l'évaluation du caractère plaisant ou non d'une expérience. Remarque : le noyau caudé, le putamen et le noya accumbens forment le striatum. - au niveau périphérique : dans le système entérique (diminution de la motilité intestinale), et de nombreux autres organes
Source : Luthra, Pratibha & Jb, Senthil. (2012). Plausible Improvements for Selective Targeting of Dopamine Receptors in Therapy of Parkinson’s Disease. Mini reviews in medicinal chemistry. 12. 10.2174/138955712803832645.
Source : Pharmacology of Dopaminergic Neurotransmission David G. Standaert and Victor W. Sung |
L'image TEPSujet13242Raclopride.fonc.nii.gz est à superposer à l'image anatomique du meme sujet IRMSujet13242.anat.nii.gz.
L'exploration de cette superposition, associée à des ressources complémentaires telle une IRM légendée du cerveau, permet d'identifier les structures du circuit de récompense communiquant entre elles grace à la dopamine, en particulier de faire le lien entre l'aire tegmentale ventrale (ATV), à l'origine de cette libération, et le striatum (noyau accumbens + noyau caudé + putamen) dans lequel est libéré ce neurotransmetteur. La libération de dopamine dans le noyaux accumbens a pour effet de renforcer et d'amener à la répétition des comportements à l'origine de cette libération, pour les renforcer.
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Affichage avec le logiciel de la superposition de l'image TEP sur l'image anatomique |
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La difficulté de ce travail réside dans le fait que l'on ne visualise pas les aires cérébrales impliquées dans le système de récompense, mais les zones au niveaux desquelles il y a des récepteurs à la dopamine, c'est à dire les projections des neurones dopaminergiques. |
Pour comparaison, visualisation de l'image érotique sup controle qui permet de montrer que plusieurs aires cérébrales sont activées par une stimulation de type érotique.
Légende en jaune (numéro 5 sur le schéma) la localisation de l'aie tegmentale ventrale (ATV)
On peut ensuite construire un schéma fonctionnel du cirduit de récompense comme ceux proposés sur le site de l'académie de dijon ou sur le site le cerveau à tous les niveaux. En aucun cas cette activité n'est exigible pour des élèves de seconde.
