Laboratoire Charles Coulomb (L2C)

Modélisation multimodale du cerveau

Coordinateur : François-René Molino

L’équipe Physique-Mathématique concentre ses recherches sur l’analyse et la modélisation des données issues des différentes modalités d’imagerie par résonance magnétique (IRM), qu’elles soient structurales ou fonctionnelles, afin de développer de nouvelles stratégies cliniques fondées sur la modélisation.

Notre thème le plus important ces dernières années a été la modélisation des flux sanguins intracrâniens, à partir d’une imagerie multimodale fournissant une description individualisée pour chaque patient. Un environnement complet d’extraction des données structurales multimodales et des flux d’entrée et sortie a été développé par notre équipe, qui permet de nourrir une simulation des écoulements intra-crâniens. La description par le modèle repose sur une décomposition du
système circulant en compartiments, définis à partir des données structurales. On a ainsi l’avantage de ramener le système à un ensemble d’équations différentielles ordinaires, dont l’intégration peut être rendue très performante.

Sur le plan clinique, une autre part importante de nos travaux est consacrée à l’étude de l’évolution dans le temps des gliomes de bas grade, qui sont des tumeurs cérébrales à progression lente, afin d’améliorer leur suivi et leur prise en charge thérapeutique du fait d’une capacité précoce à prédire leur évolution. Cette thématique est en cours de développement. Un des objectifs importants de ce
travail sera de comparer la capacité prédictive de méthodes basées sur la modélisation physique (modèles de croissance, dont les plus courants sont de type réaction/diffusion), aux méthodes aujourd’hui en pleine expansion basées sur l’apprentissage profond.

L’ensemble de ces activités correspond à l’état actuel d’une collaboration établie depuis une quinzaine d’années entre la Physique Théorique et le Centre Hospitalier Universitaire Gui de Chauliac, plus précisément la plateforme I2FH (Institut d’Imagerie Fonctionnelle et Humaine https://www.chu-montpellier.fr/fr/plateformes-recherche/imagerie-fonctionnelle-i2fh). Du côté de la plateforme I2FH les personnes impliquées sont Nicolas Menjot de Champfleur (PU-PH), Emmanuelle Le Bars (IR) et Jeremy Deverdun (IE).

Reconstitutions, par notre outil de reconstruction et de modélisation, de la structure et de la répartition des débits dans l’arborescence cérébrale intra-crânienne d’un patient. La figure de gauche est issue des données. Celle de droite correspond à la prédiction de modification des débits lors d’une occlusion simulée de l’artère cérébrale antérieure. Les débits sont en ml/sec.