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Koubiyr I, Yamamoto T, Blyau S, Kamroui RA, Mansencal B, Planche V, Petit L, Saranathan M, Casey R, Ruet A, Brochet B, Manjón JV, Dousset V, Coupé P, Tourdias T. Vulnerability of Thalamic Nuclei at CSF Interface During the Entire Course of Multiple Sclerosis. NEUROLOGY(R) NEUROIMMUNOLOGY & NEUROINFLAMMATION 2024; 11:e200222. [PMID: 38635941 PMCID: PMC11087027 DOI: 10.1212/nxi.0000000000200222] [Citation(s) in RCA: 0] [Impact Index Per Article: 0] [Reference Citation Analysis] [Abstract] [MESH Headings] [Grants] [Track Full Text] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 03/30/2023] [Accepted: 01/19/2024] [Indexed: 04/20/2024]
Abstract
BACKGROUND AND OBJECTIVES Thalamic atrophy can be used as a proxy for neurodegeneration in multiple sclerosis (MS). Some data point toward thalamic nuclei that could be affected more than others. However, the dynamic of their changes during MS evolution and the mechanisms driving their differential alterations are still uncertain. METHODS We paired a large cohort of 1,123 patients with MS with the same number of healthy controls, all scanned with conventional 3D-T1 MRI. To highlight the main atrophic regions at the thalamic nuclei level, we validated a segmentation strategy consisting of deep learning-based synthesis of sequences, which were used for automatic multiatlas segmentation. Then, through a lifespan-based approach, we could model the dynamics of the 4 main thalamic nuclei groups. RESULTS All analyses converged toward a higher rate of atrophy for the posterior and medial groups compared with the anterior and lateral groups. We also demonstrated that focal MS white matter lesions were associated with atrophy of groups of nuclei when specifically located within the associated thalamocortical projections. The volumes of the most affected posterior group, but also of the anterior group, were better associated with clinical disability than the volume of the whole thalamus. DISCUSSION These findings point toward the thalamic nuclei adjacent to the third ventricle as more susceptible to neurodegeneration during the entire course of MS through potentiation of disconnection effects by regional factors. Because this information can be obtained even from standard T1-weighted MRI, this paves the way toward such an approach for future monitoring of patients with MS.
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Affiliation(s)
- Ismail Koubiyr
- From the University of Bordeaux (I.K., T.Y., A.R., B.B., V.D., T.T.), INSERM, Neurocentre Magendie, U1215; Neuroimagerie diagnostique et thérapeutique (S.B.), CHU de Bordeaux; University of Bordeaux (R.A.K., B.M., P.C.), CNRS, Bordeaux INP, LABRI, UMR5800, Talence; Univ. Bordeaux (V.P.), CNRS, IMN, UMR 5293; Groupe d'Imagerie Neurofonctionnelle (L.P.), Institut des Maladies Neurodégénératives CNRS UMR 5293, Bordeaux, France; Department of Medical Imaging (M.S.), The University of Arizona, Tucson; Université de Lyon (R.C.), Université Claude Bernard Lyon 1, France; and Instituto de Aplicaciones de las Tecnologías de la Información y de las Comunicaciones Avanzadas (ITACA) (J.V.M.), Universitat Politècnica de València, Spain
| | - Takayuki Yamamoto
- From the University of Bordeaux (I.K., T.Y., A.R., B.B., V.D., T.T.), INSERM, Neurocentre Magendie, U1215; Neuroimagerie diagnostique et thérapeutique (S.B.), CHU de Bordeaux; University of Bordeaux (R.A.K., B.M., P.C.), CNRS, Bordeaux INP, LABRI, UMR5800, Talence; Univ. Bordeaux (V.P.), CNRS, IMN, UMR 5293; Groupe d'Imagerie Neurofonctionnelle (L.P.), Institut des Maladies Neurodégénératives CNRS UMR 5293, Bordeaux, France; Department of Medical Imaging (M.S.), The University of Arizona, Tucson; Université de Lyon (R.C.), Université Claude Bernard Lyon 1, France; and Instituto de Aplicaciones de las Tecnologías de la Información y de las Comunicaciones Avanzadas (ITACA) (J.V.M.), Universitat Politècnica de València, Spain
| | - Simon Blyau
- From the University of Bordeaux (I.K., T.Y., A.R., B.B., V.D., T.T.), INSERM, Neurocentre Magendie, U1215; Neuroimagerie diagnostique et thérapeutique (S.B.), CHU de Bordeaux; University of Bordeaux (R.A.K., B.M., P.C.), CNRS, Bordeaux INP, LABRI, UMR5800, Talence; Univ. Bordeaux (V.P.), CNRS, IMN, UMR 5293; Groupe d'Imagerie Neurofonctionnelle (L.P.), Institut des Maladies Neurodégénératives CNRS UMR 5293, Bordeaux, France; Department of Medical Imaging (M.S.), The University of Arizona, Tucson; Université de Lyon (R.C.), Université Claude Bernard Lyon 1, France; and Instituto de Aplicaciones de las Tecnologías de la Información y de las Comunicaciones Avanzadas (ITACA) (J.V.M.), Universitat Politècnica de València, Spain
| | - Reda A Kamroui
- From the University of Bordeaux (I.K., T.Y., A.R., B.B., V.D., T.T.), INSERM, Neurocentre Magendie, U1215; Neuroimagerie diagnostique et thérapeutique (S.B.), CHU de Bordeaux; University of Bordeaux (R.A.K., B.M., P.C.), CNRS, Bordeaux INP, LABRI, UMR5800, Talence; Univ. Bordeaux (V.P.), CNRS, IMN, UMR 5293; Groupe d'Imagerie Neurofonctionnelle (L.P.), Institut des Maladies Neurodégénératives CNRS UMR 5293, Bordeaux, France; Department of Medical Imaging (M.S.), The University of Arizona, Tucson; Université de Lyon (R.C.), Université Claude Bernard Lyon 1, France; and Instituto de Aplicaciones de las Tecnologías de la Información y de las Comunicaciones Avanzadas (ITACA) (J.V.M.), Universitat Politècnica de València, Spain
| | - Boris Mansencal
- From the University of Bordeaux (I.K., T.Y., A.R., B.B., V.D., T.T.), INSERM, Neurocentre Magendie, U1215; Neuroimagerie diagnostique et thérapeutique (S.B.), CHU de Bordeaux; University of Bordeaux (R.A.K., B.M., P.C.), CNRS, Bordeaux INP, LABRI, UMR5800, Talence; Univ. Bordeaux (V.P.), CNRS, IMN, UMR 5293; Groupe d'Imagerie Neurofonctionnelle (L.P.), Institut des Maladies Neurodégénératives CNRS UMR 5293, Bordeaux, France; Department of Medical Imaging (M.S.), The University of Arizona, Tucson; Université de Lyon (R.C.), Université Claude Bernard Lyon 1, France; and Instituto de Aplicaciones de las Tecnologías de la Información y de las Comunicaciones Avanzadas (ITACA) (J.V.M.), Universitat Politècnica de València, Spain
| | - Vincent Planche
- From the University of Bordeaux (I.K., T.Y., A.R., B.B., V.D., T.T.), INSERM, Neurocentre Magendie, U1215; Neuroimagerie diagnostique et thérapeutique (S.B.), CHU de Bordeaux; University of Bordeaux (R.A.K., B.M., P.C.), CNRS, Bordeaux INP, LABRI, UMR5800, Talence; Univ. Bordeaux (V.P.), CNRS, IMN, UMR 5293; Groupe d'Imagerie Neurofonctionnelle (L.P.), Institut des Maladies Neurodégénératives CNRS UMR 5293, Bordeaux, France; Department of Medical Imaging (M.S.), The University of Arizona, Tucson; Université de Lyon (R.C.), Université Claude Bernard Lyon 1, France; and Instituto de Aplicaciones de las Tecnologías de la Información y de las Comunicaciones Avanzadas (ITACA) (J.V.M.), Universitat Politècnica de València, Spain
| | - Laurent Petit
- From the University of Bordeaux (I.K., T.Y., A.R., B.B., V.D., T.T.), INSERM, Neurocentre Magendie, U1215; Neuroimagerie diagnostique et thérapeutique (S.B.), CHU de Bordeaux; University of Bordeaux (R.A.K., B.M., P.C.), CNRS, Bordeaux INP, LABRI, UMR5800, Talence; Univ. Bordeaux (V.P.), CNRS, IMN, UMR 5293; Groupe d'Imagerie Neurofonctionnelle (L.P.), Institut des Maladies Neurodégénératives CNRS UMR 5293, Bordeaux, France; Department of Medical Imaging (M.S.), The University of Arizona, Tucson; Université de Lyon (R.C.), Université Claude Bernard Lyon 1, France; and Instituto de Aplicaciones de las Tecnologías de la Información y de las Comunicaciones Avanzadas (ITACA) (J.V.M.), Universitat Politècnica de València, Spain
| | - Manojkumar Saranathan
- From the University of Bordeaux (I.K., T.Y., A.R., B.B., V.D., T.T.), INSERM, Neurocentre Magendie, U1215; Neuroimagerie diagnostique et thérapeutique (S.B.), CHU de Bordeaux; University of Bordeaux (R.A.K., B.M., P.C.), CNRS, Bordeaux INP, LABRI, UMR5800, Talence; Univ. Bordeaux (V.P.), CNRS, IMN, UMR 5293; Groupe d'Imagerie Neurofonctionnelle (L.P.), Institut des Maladies Neurodégénératives CNRS UMR 5293, Bordeaux, France; Department of Medical Imaging (M.S.), The University of Arizona, Tucson; Université de Lyon (R.C.), Université Claude Bernard Lyon 1, France; and Instituto de Aplicaciones de las Tecnologías de la Información y de las Comunicaciones Avanzadas (ITACA) (J.V.M.), Universitat Politècnica de València, Spain
| | - Romain Casey
- From the University of Bordeaux (I.K., T.Y., A.R., B.B., V.D., T.T.), INSERM, Neurocentre Magendie, U1215; Neuroimagerie diagnostique et thérapeutique (S.B.), CHU de Bordeaux; University of Bordeaux (R.A.K., B.M., P.C.), CNRS, Bordeaux INP, LABRI, UMR5800, Talence; Univ. Bordeaux (V.P.), CNRS, IMN, UMR 5293; Groupe d'Imagerie Neurofonctionnelle (L.P.), Institut des Maladies Neurodégénératives CNRS UMR 5293, Bordeaux, France; Department of Medical Imaging (M.S.), The University of Arizona, Tucson; Université de Lyon (R.C.), Université Claude Bernard Lyon 1, France; and Instituto de Aplicaciones de las Tecnologías de la Información y de las Comunicaciones Avanzadas (ITACA) (J.V.M.), Universitat Politècnica de València, Spain
| | - Aurélie Ruet
- From the University of Bordeaux (I.K., T.Y., A.R., B.B., V.D., T.T.), INSERM, Neurocentre Magendie, U1215; Neuroimagerie diagnostique et thérapeutique (S.B.), CHU de Bordeaux; University of Bordeaux (R.A.K., B.M., P.C.), CNRS, Bordeaux INP, LABRI, UMR5800, Talence; Univ. Bordeaux (V.P.), CNRS, IMN, UMR 5293; Groupe d'Imagerie Neurofonctionnelle (L.P.), Institut des Maladies Neurodégénératives CNRS UMR 5293, Bordeaux, France; Department of Medical Imaging (M.S.), The University of Arizona, Tucson; Université de Lyon (R.C.), Université Claude Bernard Lyon 1, France; and Instituto de Aplicaciones de las Tecnologías de la Información y de las Comunicaciones Avanzadas (ITACA) (J.V.M.), Universitat Politècnica de València, Spain
| | - Bruno Brochet
- From the University of Bordeaux (I.K., T.Y., A.R., B.B., V.D., T.T.), INSERM, Neurocentre Magendie, U1215; Neuroimagerie diagnostique et thérapeutique (S.B.), CHU de Bordeaux; University of Bordeaux (R.A.K., B.M., P.C.), CNRS, Bordeaux INP, LABRI, UMR5800, Talence; Univ. Bordeaux (V.P.), CNRS, IMN, UMR 5293; Groupe d'Imagerie Neurofonctionnelle (L.P.), Institut des Maladies Neurodégénératives CNRS UMR 5293, Bordeaux, France; Department of Medical Imaging (M.S.), The University of Arizona, Tucson; Université de Lyon (R.C.), Université Claude Bernard Lyon 1, France; and Instituto de Aplicaciones de las Tecnologías de la Información y de las Comunicaciones Avanzadas (ITACA) (J.V.M.), Universitat Politècnica de València, Spain
| | - José V Manjón
- From the University of Bordeaux (I.K., T.Y., A.R., B.B., V.D., T.T.), INSERM, Neurocentre Magendie, U1215; Neuroimagerie diagnostique et thérapeutique (S.B.), CHU de Bordeaux; University of Bordeaux (R.A.K., B.M., P.C.), CNRS, Bordeaux INP, LABRI, UMR5800, Talence; Univ. Bordeaux (V.P.), CNRS, IMN, UMR 5293; Groupe d'Imagerie Neurofonctionnelle (L.P.), Institut des Maladies Neurodégénératives CNRS UMR 5293, Bordeaux, France; Department of Medical Imaging (M.S.), The University of Arizona, Tucson; Université de Lyon (R.C.), Université Claude Bernard Lyon 1, France; and Instituto de Aplicaciones de las Tecnologías de la Información y de las Comunicaciones Avanzadas (ITACA) (J.V.M.), Universitat Politècnica de València, Spain
| | - Vincent Dousset
- From the University of Bordeaux (I.K., T.Y., A.R., B.B., V.D., T.T.), INSERM, Neurocentre Magendie, U1215; Neuroimagerie diagnostique et thérapeutique (S.B.), CHU de Bordeaux; University of Bordeaux (R.A.K., B.M., P.C.), CNRS, Bordeaux INP, LABRI, UMR5800, Talence; Univ. Bordeaux (V.P.), CNRS, IMN, UMR 5293; Groupe d'Imagerie Neurofonctionnelle (L.P.), Institut des Maladies Neurodégénératives CNRS UMR 5293, Bordeaux, France; Department of Medical Imaging (M.S.), The University of Arizona, Tucson; Université de Lyon (R.C.), Université Claude Bernard Lyon 1, France; and Instituto de Aplicaciones de las Tecnologías de la Información y de las Comunicaciones Avanzadas (ITACA) (J.V.M.), Universitat Politècnica de València, Spain
| | - Pierrick Coupé
- From the University of Bordeaux (I.K., T.Y., A.R., B.B., V.D., T.T.), INSERM, Neurocentre Magendie, U1215; Neuroimagerie diagnostique et thérapeutique (S.B.), CHU de Bordeaux; University of Bordeaux (R.A.K., B.M., P.C.), CNRS, Bordeaux INP, LABRI, UMR5800, Talence; Univ. Bordeaux (V.P.), CNRS, IMN, UMR 5293; Groupe d'Imagerie Neurofonctionnelle (L.P.), Institut des Maladies Neurodégénératives CNRS UMR 5293, Bordeaux, France; Department of Medical Imaging (M.S.), The University of Arizona, Tucson; Université de Lyon (R.C.), Université Claude Bernard Lyon 1, France; and Instituto de Aplicaciones de las Tecnologías de la Información y de las Comunicaciones Avanzadas (ITACA) (J.V.M.), Universitat Politècnica de València, Spain
| | - Thomas Tourdias
- From the University of Bordeaux (I.K., T.Y., A.R., B.B., V.D., T.T.), INSERM, Neurocentre Magendie, U1215; Neuroimagerie diagnostique et thérapeutique (S.B.), CHU de Bordeaux; University of Bordeaux (R.A.K., B.M., P.C.), CNRS, Bordeaux INP, LABRI, UMR5800, Talence; Univ. Bordeaux (V.P.), CNRS, IMN, UMR 5293; Groupe d'Imagerie Neurofonctionnelle (L.P.), Institut des Maladies Neurodégénératives CNRS UMR 5293, Bordeaux, France; Department of Medical Imaging (M.S.), The University of Arizona, Tucson; Université de Lyon (R.C.), Université Claude Bernard Lyon 1, France; and Instituto de Aplicaciones de las Tecnologías de la Información y de las Comunicaciones Avanzadas (ITACA) (J.V.M.), Universitat Politècnica de València, Spain
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