Analyser l'hétérogénéité des perturbations métaboliques du cerveau dans le '"trouble du spectre de l'autisme"

Aperçu: G.M.

CONTEXTE:

Malgré la prévalence croissante des troubles du spectre de l'autisme (TSA), ses bases cérébrales restent incertaines. Des taux anormaux de composés N-acétyle, de glutamate + glutamine, de créatine + phosphocréatine ou de composés de choline mesurés par spectroscopie à résonance magnétique proton suggèrent que la densité neuronale ou gliale, le métabolisme énergétique mitochondrial et / ou l’inflammation contribuent à la neuropathologie des TSA. La distribution neuroanatomique de ces métabolites pourrait aider à évaluer les théories principales du TSA. Cependant, la plupart des études antérieures de spectroscopie par résonance magnétique avaient de petits échantillons (tous <60, la plupart <20), n’interrogeaient qu’une petite fraction du cerveau et évitaient d’évaluer les effets de l’âge, du sexe et du QI.

METHODES:

Nous avons acquis la spectroscopie par résonance magnétique presque complète du cerveau de composés N-acétyle, glutamate + glutamine, créatine + phosphocréatine et choline chez 78 enfants et adultes avec un TSA et 96 enfants et adultes au développement typique, en évaluant de manière rigoureuse les effets du diagnostic et de la gravité métabolites, modérés par l'âge, le sexe et le QI.

RÉSULTATS:

Les effets des TSA et leur gravité incluaient une réduction des taux de multiples métabolites dans la substance blanche et le cortex périsylvien et des taux élevés dans le cingulaire postérieur, conformes aux théories de la substance blanche et du socio-cerveau du TSA. Au niveau local, des diminutions plus lentes et plus rapides des métabolites avec l’âge ont été observées entre TSA et TD. Les différences de métabolites entre les hommes et les femmes étaient considérablement plus faibles chez les TSA que les enfants et les adultes au développement typique. Des diminutions des métabolites avec diminution du QI spécifiques au TSA sont survenues dans plusieurs régions du cerveau.

CONCLUSIONS:

Les résultats corroborent la densité neuronale ou gliale anormale multifocale, l'énergétique mitochondriale ou la neuroinflammation chez les TSA, ainsi que les effets modérateurs extrêmement atypiques et généralisés de l'âge, du sexe et du QI. 

Ces résultats aident à analyser la signature neurométabolique des TSA par hétérogénéité phénotypique.

Biol Psychiatry. 2019 Jun 21. pii: S0006-3223(19)31449-0. doi: 10.1016/j.biopsych.2019.06.010.

Parsing the Heterogeneity of Brain Metabolic Disturbances in Autism Spectrum Disorder

O'Neill J¹, Bansal R², Goh S³, Rodie M⁴, Sawardekar S², Peterson BS⁵.

Author information

1

Division of Child and Adolescent Psychiatry, Jane and Terry Semel Institute for Neuroscience, University of California, Los Angeles, California. Electronic address: joneill@mednet.ucla.edu.

2

Institute for the Developing Mind, the Saban Research Institute, Children's Hospital Los Angeles, Los Angeles, California; Department of Pediatrics, Keck School of Medicine, University of Southern California, Los Angeles, California.

3

Division of Child Neurology, Rady Children's Hospital, University of California, San Diego, San Diego, California.

4

School of Medicine, Dentistry and Nursing, University of Glasgow, Glasgow, United Kingdom.

5

Institute for the Developing Mind, the Saban Research Institute, Children's Hospital Los Angeles, Los Angeles, California; Department of Pediatrics, Keck School of Medicine, University of Southern California, Los Angeles, California; Department of Psychiatry, Keck School of Medicine, University of Southern California, Los Angeles, California. Electronic address: bpeterson@chla.usc.edu.

Abstract

BACKGROUND:

Despite rising prevalence of autism spectrum disorder (ASD), its brain bases remain uncertain. Abnormal levels of N-acetyl compounds, glutamate+glutamine, creatine+phosphocreatine, or choline compounds measured by proton magnetic resonance spectroscopy suggest that neuron or glial density, mitochondrial energetic metabolism, and/or inflammation contribute to ASD neuropathology. The neuroanatomic distribution of these metabolites could help evaluate leading theories of ASD. However, most prior magnetic resonance spectroscopy studies had small samples (all <60, most <20), interrogated only a small fraction of the brain, and avoided assessing effects of age, sex, and IQ.

METHODS:

We acquired near-whole-brain magnetic resonance spectroscopy of N-acetyl compounds, glutamate+glutamine, creatine+phosphocreatine, and choline compounds in 78 children and adults with ASD and 96 typically developing children and adults, rigorously evaluating effects of diagnosis and severity on metabolites, as moderated by age, sex, and IQ.

RESULTS:

Effects of ASD and its severity included reduced levels of multiple metabolites in white matter and the perisylvian cortex and elevated levels in the posterior cingulate, consistent with white matter and social-brain theories of ASD. Regionally, both slower and faster decreases of metabolites with age were observed in ASD versus TD. Male-female metabolite differences were widely smaller in ASD than typically developing children and adults. ASD-specific decreases in metabolites with decreasing IQ occurred in several brain areas.

CONCLUSIONS:

Results support multifocal abnormal neuron or glial density, mitochondrial energetics, or neuroinflammation in ASD, alongside widespread starkly atypical moderating effects of age, sex, and IQ. These findings help parse the neurometabolic signature for ASD by phenotypic heterogeneity.

Copyright © 2019 Society of Biological Psychiatry. Published by Elsevier Inc. All rights reserved.

KEYWORDS:

Age; Autism; Intelligence; Magnetic resonance spectroscopy; Sex; Symptom domains

PMID:31427037

DOI:10.1016/j.biopsych.2019.06.010