Search for MRI biomarkers of stroke risk in migraine with aura

Introduction : Migraine with aura (MA) increases the risk of stroke. Possible explanations for this association include an impairment of cerebral autoregulation (CA) and an increased risk of atrial fibrillation. CA is partly controlled by brainstem nuclei such as the locus coeruleus which can be explored by neuromelanin MRI. Atrial fibrillation can be triggered by lesions in the insula, which is activated during migraine attacks. We looked for biomarkers of stroke risk in MA by studying locus coeruleus signaling and CA on the one hand and insula connectivity and heart rhythm regulation on the other. Methods : In a case-control study, we compared 23 migraine with aura patients, aged 30-55 years, with 23 healthy controls. Assessment of CA was based on the calculation of time and frequency correlation indices between cerebral blood velocity measured by transcranial doppler and blood pressure measured by photoplasmography. Heart rate variability was assessed in the frequency domain by spectral analysis. Locus coeruleus signal and volume were measured by neuromelanin MRI and insula connectivity by resting state functional MRI. Results : No differences in CA or heart rate variability were found. However, there was a negative correlation between CA efficiency and duration of migraine (rho = -0.62 ; p = 0.002). The LC did not differ in signal or volume between migraine with aura patients and healthy controls. A weak correlation between CA performance and LC signal was identified (rho = 0.33; p = 0.030). The bilateral dorsal anterior insula was more strongly correlated with the cerebellum (vermis VI) in migraine with aura (right : T = 6.24; p < 0.0001, left : T = 5.02; p < 0.0001). However, this increased connectivity was not correlated with heart rate variability. Discussion : The negative correlation between CA and age of migraine with aura suggested impaired CA at the onset of the disease, which is consistent with an increased risk of stroke at a young age in MA. CA was only weakly correlated with locus coeruleus neuromelanin intensity and no locus coeruleus differences were found in AD, which does not make locus coeruleus a good biomarker. The right and left dorsal anterior insula were more strongly connected to vermis VI in MA. The data in the literature suggest a role for the superior vermis in the control of the cardiovascular autonomic nervous system. Further work could explore the link between this increased connectivity and the risk of atrial fibrillation in MA. Conclusion : LC neuromelanin signaling did not appear to be a biomarker of CA defect in MA. In contrast, the increased connectivity of the bilateral dorsal anterior insula with the vermis VI would justify further research to understand its relationship with the autonomic nervous system control.
Introduction : La migraine avec aura (MA) augmente le risque d'accident vasculaire cérébral (AVC). Parmi les hypothèses pouvant expliquer cette association, un défaut d'autorégulation cérébrale (AC) et un risque accru de fibrillation atriale sont évoqués. L'AC est en partie contrôlée par des noyaux du tronc cérébral tel que le locus coeruleus qui peut être exploré par une IRM de neuromélanine. La fibrillation atriale peut être déclenchée par des lésions de l'insula, qui est activée au cours des crises de migraine. Nous avons recherché des biomarqueurs du risque d'AVC dans la MA en étudiant d'une part le signal du locus coeruleus et l'AC et d'autre part la connectivité de l'insula et la régulation du rythme cardiaque. Méthodes : Dans une étude cas-contrôle, nous avons comparé 23 migraineux avec aura, âgés de 30 à 55 ans, à 23 contrôles. L'évaluation de l'AC a reposé sur le calcul d'indices de corrélations temporel et fréquentiel entre la vitesse circulatoire cérébrale mesurée par doppler transcrânien et la pression artérielle mesurée par photo-pléthysmographie. La variabilité de la fréquence cardiaque a été évaluée dans le domaine fréquentiel par une analyse spectrale. Le signal et le volume du locus coeruleus ont été mesurés grâce à une IRM de neuromélanine et la connectivité de l'insula grâce à une IRM fonctionnelle de repos. Résultats : Aucune différence d'AC ni de la variabilité de la fréquence cardiaque n'a été trouvée. Toutefois il existait une corrélation négative entre les performances d'AC et l'ancienneté de la migraine (rho = - 0.62 ; p = 0,002). Le LC ne différait pas en signal ni en volume entre migraineux avec aura et contrôles. Une faible corrélation entre les performances d'AC et le signal de LC a été identifiée (rho = 0,33 ; p = 0,030). L'insula antérieure dorsale et bilatérale était plus fortement corrélée avec le cervelet (vermis VI) dans la migraine avec aura (à droite : T = 6,24 ; p < 0,0001, à gauche : T = 5,02 ; p < 0,0001). Cependant, cette connectivité accrue n'était pas corrélée à la variabilité de la fréquence cardiaque. Discussion : La corrélation négative entre l'AC et l'ancienneté de la migraine avec aura suggérait une altération de l'AC au début de la maladie, ce qui est cohérent avec un risque d'AVC accru à un âge jeune dans la MA. L'AC n'était que faiblement corrélée à l'intensité de neuromélanine du locus coeruleus et aucune différence du locus coeruleus n'était trouvée dans la MA, ce qui ne fait pas du locus coeruleus un bon biomarqueur. L'insula antérieure dorsale droite et gauche étaient plus fortement connectée au vermis VI dans la MA. Les données de la littérature suggèrent un rôle du vermis supérieur dans le contrôle du système nerveux autonome cardiovasculaire. Des travaux ultérieurs pourraient chercher à explorer le lien entre cette connectivité accrue, la dysautonomie et le risque de fibrillation atriale dans la MA. Conclusion : Le signal de neuromélanine du LC ne semblait pas être un biomarqueur du défaut d'AC dans la MA. En revanche, la connectivité accrue de l'insula antérieure dorsale bilatérale avec le vermis VI justifierait des recherches complémentaires pour comprendre son lien avec le contrôle du système nerveux autonome.