Chaque battement de cœur envoie dans les artères cérébrales une onde qui non seulement pousse le sang, mais gonfle aussi brièvement le vaisseau. La paroi artérielle, comme un tube de caoutchouc bien tendu, transmet ce mouvement au tissu cérébral voisin, et celui-ci pulse à peine, en cadence avec le rythme cardiaque. Les déplacements sont infimes, de l'ordre de fractions de millimètre, mais ce sont précisément eux qui peuvent influencer la façon dont le cerveau se débarrasse de ses déchets et dont les médicaments s'y répartissent.
Auparavant, les chercheurs voyaient cette déformation sur les images d'IRM, sans pouvoir comprendre ce qui la détermine le plus : la courbure du vaisseau, l'épaisseur de sa paroi ou la souplesse du tissu lui-même. Dans une nouvelle étude, une modèle informatique a été construit, qui pour la première fois réunissait tout cela d'un coup. On a pris la géométrie précise de quatre segments artériels à partir des images d'une femme en bonne santé d'environ 30 ans, on a attribué au sang des propriétés variant selon la vitesse d'écoulement, et à la paroi comme au tissu la capacité de s'étirer et de revenir, comme le font les matériaux biologiques réels.
Les résultats l'ont montré : la déformation est maximale juste contre la paroi et s'atténue rapidement en profondeur dans le tissu, comme les cercles sur l'eau après la chute d'une pierre. L'artère carotide interne, la plus sinueuse et celle au flux le plus rapide, déformait le cerveau plus fortement que les autres. L'épaisseur de la paroi agissait comme un amortisseur : avec la paroi la plus fine, la déformation volumique dans la couche de tissu la plus proche atteignait 7,75×10⁻³, tandis qu'avec la plus épaisse, elle n'était que de 1,68×10⁻³. Les contraintes pariétales que le vaisseau subit de l'intérieur se sont révélées elles aussi inégales : elles augmentaient aux bifurcations, aux courbures et aux rétrécissements.
Ce travail a permis pour la première fois de séparer la contribution de la forme du vaisseau de celle des propriétés de la paroi et du tissu. Auparavant, on ne savait pas clairement ce qui poussait le cerveau à pulser de cette manière précise, et maintenant on voit que la sinuosité et les ramifications renforcent la déformation locale, tandis que l'épaisseur de la paroi l'atténue. Un tel outil sera utile aux chirurgiens pour planifier des opérations sur des vaisseaux présentant des anévrismes ou des rétrécissements, et aux pharmacologues pour prédire comment un médicament se diffusera dans le cerveau.
À chaque battement de cœur, le cerveau se déplace d'environ l'épaisseur d'un cheveu humain, mais cette infime quantité suffit à influencer le transport des substances dans les espaces étroits autour des vaisseaux. Le modèle ne prend pas encore en compte le liquide céphalorachidien ni les méninges, donc l'avenir promet une image plus complète, où le pouls traversera toutes les couches, comme un écho dans un labyrinthe.
À chaque battement de cœur, le cerveau se déplace d'environ 0,1–0,3 mm, ce qui est comparable à l'épaisseur d'un cheveu humain, mais cette déformation suffit à influencer le transport des substances dans les espaces périvasculaires.
Non publié sur arXiv. Voici sa page, le PDF et la formalisation : vous pouvez vérifier vous-même, pas seulement lire notre analyse.