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Structural, Microstructural, and Metabolic Alterations in Primary Progressive Aphasia Variants

Authors :
Routier, Alexandre
Habert, Marie-Odile
Bertrand, Anne
Kas, Aurélie
Sundqvist, Martina
Mertz, Justine
David, Pierre-Maxime
Bertin, Hugo
Belliard, Serge
Pasquier, Florence
Bennys, Karim
Martinaud, Olivier
Etcharry-Bouyx, Frédérique
Moreaud, Olivier
Godefroy, Olivier
Pariente, Jérémie
Puel, Michèle
Couratier, Philippe
Boutoleau-Bretonnière, Claire
Laurent, Bernard
Migliaccio, Raphaëlla
Dubois, Bruno
Colliot, Olivier
Teichmann, Marc
Algorithms, models and methods for images and signals of the human brain (ARAMIS)
Sorbonne Université (SU)-Inria de Paris
Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut du Cerveau = Paris Brain Institute (ICM)
Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-CHU Pitié-Salpêtrière [AP-HP]
Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Sorbonne Université (SU)-Sorbonne Université (SU)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-CHU Pitié-Salpêtrière [AP-HP]
Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Sorbonne Université (SU)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
FRONTLAB: Fonctions et dysfonctions de systèmes frontaux [ICM Paris] (FRONTlab)
Institut du Cerveau = Paris Brain Institute (ICM)
Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Sorbonne Université (SU)-Sorbonne Université (SU)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Laboratoire d'Imagerie Biomédicale [Paris] (LIB)
Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
CHU Pitié-Salpêtrière [AP-HP]
Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Sorbonne Université (SU)
Centre d'Acquisition et de Traitement des Images [Paris]
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)
CHU Saint-Antoine [AP-HP]
Médecine nucléaire [CHU HEGP]
Hôpital Européen Georges Pompidou [APHP] (HEGP)
Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Hôpitaux Universitaires Paris Ouest - Hôpitaux Universitaires Île de France Ouest (HUPO)-Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Hôpitaux Universitaires Paris Ouest - Hôpitaux Universitaires Île de France Ouest (HUPO)
Service de neurologie [Rennes]
Université de Rennes (UR)
Neuropsychologie et imagerie de la mémoire humaine (NIMH)
Université de Caen Normandie (UNICAEN)
Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-École Pratique des Hautes Études (EPHE)
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)
Département de neurologie [Lille]
Centre Hospitalier Régional Universitaire [Lille] (CHRU Lille)
Département de neurologie [Montpellier]
Université Montpellier 1 (UM1)-Centre Hospitalier Régional Universitaire [Montpellier] (CHRU Montpellier)-Hôpital Gui de Chauliac [CHU Montpellier]
Centre Hospitalier Régional Universitaire [Montpellier] (CHRU Montpellier)-Université de Montpellier (UM)
Service de neurologie [Rouen]
CHU Rouen
Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)
Service de neurologie [Angers]
Université d'Angers (UA)-Centre Hospitalier Universitaire d'Angers (CHU Angers)
PRES Université Nantes Angers Le Mans (UNAM)-PRES Université Nantes Angers Le Mans (UNAM)
Pôle Psychiatrie et Neurologie [Grenoble]
Centre Hospitalier Universitaire [Grenoble] (CHU)
Service de neurologie [Amiens]
CHU Amiens-Picardie
Laboratoire de Neurosciences Fonctionnelles et Pathologies - UR UPJV 4559 (LNFP)
Université de Picardie Jules Verne (UPJV)
Neurologie vasculaire, pathologie neuro-dégénérative et explorations fonctionnelles du système nerveux [Toulouse]
Centre Hospitalier Universitaire de Toulouse (CHU Toulouse)
Toulouse Neuro Imaging Center (ToNIC)
Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Toulouse Mind & Brain Institut (TMBI)
Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)
Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)
Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université de Toulouse (UT)
Service de Neurologie [CHU Limoges]
CHU Limoges
Service de neurologie [Nantes]
Université de Nantes (UN)-Centre hospitalier universitaire de Nantes (CHU Nantes)-Hôpital Guillaume-et-René-Laennec [Saint-Herblain]
Service de Neurologie [CHU de Saint-Étienne]
Centre Hospitalier Universitaire de Saint-Etienne [CHU Saint-Etienne] (CHU ST-E)-Université Jean Monnet - Saint-Étienne (UJM)
Université de Lille-Centre Hospitalier Régional Universitaire [Lille] (CHRU Lille)
Routier, Alexandre
Laboratoire d'Imagerie Biomédicale (LIB)
Service de Médecine nucléaire [CHU Pitié-Salpétrière]
Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Sorbonne Université (SU)-Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Sorbonne Université (SU)
Service de Radiologie [CHU Saint-Antoine]
Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-CHU Saint-Antoine [AP-HP]
Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Sorbonne Université (SU)-Sorbonne Université (SU)
Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-École pratique des hautes études (EPHE)
Université Montpellier 1 (UM1)-Centre Hospitalier Régional Universitaire [Montpellier] (CHRU Montpellier)-Hôpital Gui de Chauliac [Montpellier]-Université de Montpellier (UM)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Toulouse Mind & Brain Institut (TMBI)
Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées
Service de neurologie [CHU de Saint-Étienne]
Centre Hospitalier Universitaire de Saint-Etienne (CHU de Saint-Etienne)
Institut de la Mémoire et de la Maladie d'Alzheimer [CHU Pitié-Salpétriêre] (IM2A)
Service de Neuroradiologie [CHU Pitié-Salpêtrière]
Service de Neurologie [CHU Pitié-Salpêtrière]
IFR70-CHU Pitié-Salpêtrière [AP-HP]
Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut du Cerveau et de la Moëlle Epinière = Brain and Spine Institute (ICM)
Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-CHU Pitié-Salpêtrière [AP-HP]
Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Sorbonne Université (SU)-Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Sorbonne Université (SU)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-CHU Pitié-Salpêtrière [AP-HP]
Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Sorbonne Université (SU)-Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
FRONTlab - Systèmes frontaux : fonctions et dysfonctions (FRONTlab)
Institut du Cerveau et de la Moëlle Epinière = Brain and Spine Institute (ICM)
Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Sorbonne Université (SU)-Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Sorbonne Université (SU)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
CATI Multicenter Neuroimaging Platform (CATI)
Service de médecine nucléaire [CHU Pitié-Salpétrière]
Université de Rennes 1 (UR1)
Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)
Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-École pratique des hautes études (EPHE)
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)
Département de neurologie[Lille]
Université de Lille, Droit et Santé-Centre Hospitalier Régional Universitaire [Lille] (CHRU Lille)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-CHU Toulouse [Toulouse]-Hôpital Purpan [Toulouse]
CHU Toulouse [Toulouse]
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Hôpital Purpan [Toulouse]
CHU Toulouse [Toulouse]-CHU Toulouse [Toulouse]
Institut de la Mémoire et de la Maladie d'Alzheimer [Paris] (IM2A)
Sorbonne Université (SU)
Service de neurologie 1 [CHU Pitié-Salpétrière]
Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-CHU Pitié-Salpêtrière [AP-HP]
Sorbonne Université (SU)-Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Sorbonne Université (SU)-Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-CHU Pitié-Salpêtrière [AP-HP]
Sorbonne Université (SU)-Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Sorbonne Université (SU)-Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Sorbonne Université (SU)-Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Sorbonne Université (SU)-Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Sorbonne Université (SU)-Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)
Hôpital Gui de Chauliac [Montpellier]-Centre Hospitalier Régional Universitaire [Montpellier] (CHRU Montpellier)-Université Montpellier 1 (UM1)-Université de Montpellier (UM)
Source :
Frontiers in Neurology, Frontiers in Neurology, 2018, 9, ⟨10.3389/fneur.2018.00766⟩, Frontiers in Neurology, Frontiers, 2018, 9, ⟨10.3389/fneur.2018.00766⟩
Publication Year :
2018
Publisher :
HAL CCSD, 2018.

Abstract

International audience; Neuroimaging studies have described the brain alterations in primary progressive aphasia (PPA) variants (semantic, logopenic, nonfluent/agrammatic). However, few studies combined T1, FDG-PET, and diffusion MRI techniques to study atrophy, hypometabolism, and tract alterations across the three PPA main variants. We therefore explored a large early-stage cohort of semantic, logopenic and nonfluent/agrammatic variants (N = 86) and of 23 matched healthy controls with anatomical MRI (cortical thickness), FDG PET (metabolism) and diffusion MRI (white matter tracts analyses), aiming at identifying cortical and sub-cortical brain alterations, and confronting these alterations across imaging modalities and aphasia variants. In the semantic variant, there was cortical thinning and hypometabolism in anterior temporal cortices, with left-hemisphere predominance, extending toward posterior temporal regions, and affecting tracts projecting to the anterior temporal lobes (inferior longitudinal fasciculus, uncinate fasciculus) and tracts projecting to or running nearby posterior temporal cortices: (superior longitudinal fasciculus, inferior frontal-occipital fasciculus). In the logopenic variant metabolic alterations were more extensive than atrophy affecting mainly the left temporal-parietal junction and extending toward more anterior temporal cortices. Metabolic and tract data were coherent given the alterations of the left superior and inferior longitudinal fasciculus and the left inferior frontal-occipital fasciculus. In the nonfluent/agrammatic variant cortical thinning and hypometabolism were located in the left frontal cortex but Broca's area was only affected on metabolic measures. Metabolic and tract alterations were coherent as reflected by damage to the left uncinate fasciculus connecting with Broca's area. Our findings provide a full-blown statistically robust picture of brain alterations in early-stage variants of primary progressive aphasia which has implications for diagnosis, classification and future therapeutic strategies. They demonstrate that in logopenic and semantic variants patterns of brain damage display a non-negligible overlap in temporal regions whereas they are substantially distinct in the nonfluent/agrammatic variant (frontal regions). These results also indicate that frontal networks (combinatorial syntax/phonology) and temporal networks (lexical/semantic representations) constitute distinct anatomo-functional entities with differential vulnerability to degenerative processes in aphasia variants. Finally, the identification of the specific damage patterns could open an avenue for trans-cranial stimulation approaches by indicating the appropriate target-entry into the damaged language system.

Details

Language :
English
ISSN :
16642295
Database :
OpenAIRE
Journal :
Frontiers in Neurology, Frontiers in Neurology, 2018, 9, ⟨10.3389/fneur.2018.00766⟩, Frontiers in Neurology, Frontiers, 2018, 9, ⟨10.3389/fneur.2018.00766⟩
Accession number :
edsair.pmid.dedup....c03ec4f3bddef61f7e98d28b07f97f7c
Full Text :
https://doi.org/10.3389/fneur.2018.00766⟩