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Bases anatomo-fonctionnelles de la dépression

Bases anatomo-fonctionnelles de la dépression. Fossati, P; Allilaire, J.F CNRS UMR 7593, Service de Psychiatrie d’Adultes, GH Pitié-Salpétrière Paris. ABNORMALITIES OF METABOLISM, STRUCTURE IN MDD. Dorsal Anterior Cingulate. Dorsal Caudate. Dorsal Medial / Anterolateral PFC.

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Bases anatomo-fonctionnelles de la dépression

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Presentation Transcript

  1. Bases anatomo-fonctionnelles de la dépression Fossati, P; Allilaire, J.F CNRS UMR 7593, Service de Psychiatrie d’Adultes, GH Pitié-Salpétrière Paris

  2. ABNORMALITIES OF METABOLISM, STRUCTURE IN MDD Dorsal Anterior Cingulate Dorsal Caudate Dorsal Medial / Anterolateral PFC Posterior Cingulate Ventral Anterior Cingulate Medial Thalamus Orbital C, Ventrolateral PFC, Anterior Insula Medial Cerebellum Hippocampus, Parahippocampal C Ventral Striatum Amygdala Areas where neuropathological / morphometric changes reported Indicates direction of metabolic abnormality relative to control or

  3. Other Neuromorphometric Abnormalities in Mood Disorders • Corpus callossal areas reduced in MDD and BD mothers and their high risk, female offspring • Third ventricle enlarged in BD • May implicate medial dorsal, paraventricular thalamic nuclei • Raphe size (area stained by 8-OH-DPAT) decreased in depressed suicides • Lateral ventricle enlargement in bipolar type I, psychotic, and late-onset depression * Reviewed in Drevets, Dialogues Clin Neurosci, 6(2): 199-216, 2004

  4. Limitations to the Sensitivity of Neuroimaging • Small effect size of abnormalities (generally < 1) • Low spatial resolution • Small signal size • Measurement variability • Anatomical variability • Variability imposed by clinical/ biological heterogeneity within samples identified using current nomenclature • Diagnostic specificity not established • Sensitivity to medication effects • Limited number of radioligands available

  5. METABOLIC CHANGES ASSOCIATED WITH EFFECTIVE ANTIDEPRESSANT-DRUG TREATMENT Drevets et al, Eur Neuropsychoparmacology, 2002 & Neurobiological Found- ation of Mental Illness, Oxford, 2004; Kennedy et al Am J Psychiatry, 2001

  6. METABOLIC CHANGES ASSOCIATED WITH EFFECTIVE ANTIDEPRESSANT-DRUG TREATMENT Drevets et al, Eur Neuropsychoparmacology, 2002 & Neurobiological Found- ation of Mental Illness, Oxford, 2004; Kennedy et al Am J Psychiatry, 2001

  7. Treatment Effects on Ventral Prefrontal Cortex (PFC), Anterior Cingulate Cortex (ACC) Activity in MDD  VLPFC, Orbital C

  8. Models of Mood Disorders (II) • Need to explain • recurrent and episodic nature of mood disorders • progressive nature of the disorder over time • persistent impairment in cognition and emotion regulation • New Framework: impairment in structural plasticity and cellular resilience

  9. Structural findings in Bipolar Disorder (I) • Increase of Amygdala volume • Decrease of subgenual volume • Change in left dorsal cingulate volume • No change in temporal and hippocampus volume • Whitematter hyperintensities in young patients

  10. Structural findings in Bipolar Disorder (II) • Contradictory findings • Definition of anatomical regions • Small samples • Sample heterogeneity • bipolar I and II • with or without psychotic symptoms • Trait vs state • Comorbidity: alcohol or substance abuse • Treatment

  11. Structural findings in Bipolar Disorder (III) • Meta-Analysis (Mac Donald et al, Biol Psy, 2004) • Age between 16-55 years • 26 studies • 404 patients • DSMIII-R or DSM-IV bipolar disorder • Recurrent illness

  12. Structural findings in Bipolar Disorder (IV) • Right lateral Ventricular enlargement • Hippocampus normal (250 patients) • Great heterogeneity and publication bias

  13. Structural findings in Depression • Whitematter hyperintensities in elderly • Abnormalities in prefrontal cortex: orbital, medial, ventral and dorsolateral • Reduction of subgenual volume • Reduction of caudate nucleus • Amygdala? • Smaller hippocampal volume

  14. Structural findings in Depression (II) • Hippocampus atrophy • Length of illness and duration of depression (Sheline et al, 1999)

  15. Structural findings in Depression (III) • Hippocampus and contradictory findings • Duration of depression • Number of depressive episode (Mc Queen, 2003) • Treatment • Gender (women > men) • Sexual abuse • Slice thickness

  16. Structural findings in Depression (IV) • Meta-Analysis (Campbell et al, 2004) • 434 patients and 379 controls • Age from 23 to 86 years • Smaller hippocampus if analysis does not include amygdala

  17. Summary of Structural Imaging studies • Implication of a cortico-limbic network in depression and bipolar disorder • Morphometric distinction within the affective spectrum: • Amygdala and Bipolar disorder • Hippocampus and depression • Consistent with post-mortem studies: reduction in number, density and size of glia cells + /- neurons in the same neural network

  18. Depression and hippocampus • Cause of atrophy? • Specificity of atrophy? • Functional and clinical signification of atrophy?

  19. Cause of Hippocampus atrophy • Tissue loss • Neuronal loss due to stress and steroids • Stress induced reduction of neurotrophic factor (CREB, BDNF) and neurogenesis • Glial loss due to glutamate toxicity

  20. Specificity of the hippocampus atrophy Borderline Personality Disorder PTSD Depression Cushing’ s syndrome

  21. Signification of the hippocampus atrophy • Hippocampus function • Learning and Memory • Regulation of stress response - Emotion regulation

  22. Signification of the hippocampus atrophy (II) • Memory deficits and acute depression • Depression with HPA abnormalities • Patients with multiple episode compared to first episode (Fossati et al, 2004) • Persistent deficits in euthymic phase associated with the number of depressive episode (Kessing et al, 1998) • Correlation of memory deficits and hippocampus volume? • Cortisol reduces blood flow in hippocampus during retrieval (De quervain, 2000)

  23. Régulation émotionnelle • Processus: • Maintien, diminution ou augmentation des réactions émotionnelles (expérience, expression) • Modulation de la réponse comportementale ou neurovégétative • Fonction sociale (ex. inhibition des réactions d’agressivité, de colère; contextualisation des réponses émotionnelles)

  24. Capacité de régulation émotionnelle - niveau réflectif inférieur : processus automatiques (non conscients, capacités d’adaptation, mécanismes de défense) - niveau réflectif supérieur : conscience des émotions et des émotions et pensées envers les émotions = mode méta-émotif - Processus cognitifs: réévaluation, suppression…. Mayer & Gaschke (1988); Charron et al. (2003)

  25. DEPRESSION: TROUBLE MULTIDIMENSIONNEL Motor symptoms Symptômes moteurs Dérégulation Humeur Symptômes végétatifs Troubles cognitifs

  26. Dérégulation de l’humeur et dépression • Tristesse intense et durable • Labilité de l’humeur • Dysphorie

  27. Expérience d’induction d’une tristesse • Méthodes • Scripts autobiographiques • Musique • films • Déplétion en tryptophane • TMS

  28. + 4 - 4 z-score Induced Sadness F9 F9 F9 F9 Rt Cg25 cd Cg25 ins ins ins Cg25 ins 31 pCg pCg Ant 25 hth hth Cg25 Cg25 Cg25 x= 0 Healthy Volunteers

  29. Lévesque et al, 2003

  30. + 4 - 4 z-score Induced Sadness Depression Recovery F9 F9 F9 F9 Rt Cg25 cd Cg25 ins ins ins Cg25 ins 31 pCg pCg Ant 25 hth hth Cg25 Cg25 Cg25 x= 0 Healthy Volunteers Depressed Patients

  31. Régulation de l’humeur et dépression (2) • Tristesse aigue active les mêmes structures neurales impliquées dans la tristesse chronique de la dépression • Régions Corticales (préfrontale) et Limbiques (subgénuale, hippocampe)

  32. Vulnérabilité à la dépression • Trait ou dimension de personnalité • Génétique • Environnement • Mesures de ces traits de personnalité: TCI or NEO • ‘Neuroticism’: sensibilité accrue aux affects négatifs et un facteur de risque de nombreux états psychopathologiques

  33. – + 11 oF11 mF10 rcg24 dlpf9 dlpf9 47 47 Ins pm6 pcg31 Z= -12 Z= 0 Z= 24 PAS NAS Neutral Sad Figure 1. Seed PLS LV1 Keightley et al, Neuroimage, 2003

  34. Mood Induction in Depression Rem UPD F9 F9 F9 Cg F10 Cg F10 F10 Memory induced sadness/tearful PET - signal + Liotti et al, 2002

  35. Résumé des études d’induction de l’humeur • Tristesse aigüe normale et tristesse pathologique engagent les mêmes structures cérébrales • Régions corticales, limbiques et paralimbiques (hippocampe, cingulum subgénual) • Test d’induction de l’humeur révèle une vulnérabilité à la dépression

  36. Cortex Médian Préfrontal (CMPF) • Cortex préfrontal ventro-médian: intégration des émotions dans les processus de prise de décision (Damasio) • Représentation des états d’activation périphérique du SNA (‘cardiovascular arousal’; Critchley et al, 2000) • Evaluation émotionnelle (Phan, 2002) • Théories de l’esprit (Gallagher et al, 2003)

  37. Anhedonia and depression Controls Depressed

  38. Goldapple et al 2003

  39. Sommaire sur le CMPF dans la dépression • CMPF: traitement selon une perspective personnelle des stimuli émotionnels • Déprimés ont du mal à moduler l’activité du CMPF • Activité anormale du CMPF: corrélat neuronal des biais de traitement dans la dépression

  40. Contrôle cognitif • Fonctions exécutives: planification, monitoring des erreurs, inhibition, allocation des ressources attentionnelles • Régulation émotionnelle: distraction, rumination, changement de perspective….

  41. % g t v performance P p t temps X v n-back 100 instruction Pochon, J.B., Levy, R., Fossati et al, PNAS, 2002 - Subjects performed a letter variant of the « n-back » procedure, during fMRI scanning - the n-back tasks were performed in association with different monetary rewarding values (up to 240 €)

  42. DEPRESSION: TROUBLE MULTIDIMENSIONNEL Motor symptoms Symptômes moteurs Humeur + Émotions anormales Symptômes végétatifs Troubles cognitifs

  43. Population Témoins Déprimés Age 29 ans 33,8 ans 5 H / 5 F 3 H / 7 F Sex ratio Education 14,6 ans 14,7 ans Beck / MADRS 0 / 0 17,8 / 26 Nb d’épisodes 0 2,4 (1 - 4)

  44. 0-Back : Student t-test T= 0.24, ns Repeated-measures Anova (3x2) Pas d’effet Groupe : F(1,18)=0.28, ns Effet complexité : F(2,17)=63.9, p<0.001 Pas d’interaction G x C : F(2,17)=0.13, ns 0-Back : 99,1% / 98,8% 2-Back : 80,9% / 78,7% 1-Back : 96% / 93,6% 3-Back : 75,6% / 74,6%

  45. Repeated-measures Anova (3x2) Pas d’effet groupe : F(1,18)=0.41, ns Effet complexité : F(2,17)=84.7, p<0.001 Pas d’interaction G x C : F(2,17)=0.23, ns N.S.

  46. Effet principal du Groupe Two samples t-tests (contrastes 1vs0+2vs0+3vs0) p < 0.001, uncorrected ; cluster-size 5 voxels * Aucune activation pour la comparaison Témoins vs Déprimés Cluster-level : Prémoteur médian/ CCA (BA 6/32) : p=0.013 ; CPFDL (BA46) : p=0.046 ; Prémoteur/Broca (BA 6/44) : p=0.005

  47. Résultats IRMf : Tâche N-BackEffet aléatoire 1-Back 2-Back 3-Back Témoins Déprimés Uncorrected; p< 0.001, cluster size 5 voxels

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