Résumé Les patients subissent des interventions pour atteindre une température cérébrale « normale » ; un paramètre qui reste indéfini pour les humains. La profonde sensibilité de la fonction neuronale à la température implique que le cerveau doit être isotherme, mais les observations de patients et de primates non humains suggèrent une variation spatio-temporelle significative. Notre objectif était de déterminer la pertinence clinique de la température cérébrale chez les patients en établissant dans quelle mesure elle varie chez les adultes en bonne santé. Nous avons examiné rétrospectivement les données de tous les patients recrutés dans la sous-étude de l’unité de soins intensifs à haute résolution de l’enquête collaborative européenne sur l’efficacité des neurotraumatismes dans les traumatismes crâniens (CENTER-TBI). Seuls les patients bénéficiant de mesures directes de la température cérébrale et sans contrôle spécifique de la température ont été inclus. Pour interpréter les analyses de patients, nous avons recruté de manière prospective 40 adultes en bonne santé (20 hommes, 20 femmes, âgés de 20 à 40 ans) pour une thermométrie cérébrale par spectroscopie de résonance magnétique. Les participants ont été scannés le matin, l’après-midi et le soir d’une même journée. Chez les patients (n = 114), la température cérébrale variait entre 32,6 et 42,3 °C et la température moyenne du cerveau (38,5 ± 0,8 °C) dépassait la température corporelle (37,5 ± 0,8 °C). 5 °C, P < 0,0001). Sur 100 patients éligibles à l’analyse du rythme de la température cérébrale, 25 ont présenté un rythme quotidien et l’amplitude de la température cérébrale a diminué chez les patients plus âgés (P = 0,018). Chez les participants en bonne santé , la température cérébrale variait entre 36,1 et 40,9°C ; La température moyenne du cerveau (38,5 ± 0,4 °C) dépassait la température buccale (36,0 ± 0,5 °C) et était 0,36 °C plus élevée chez les femelles lutéales que chez les femelles et les mâles. mâles folliculaires (P = 0,0006 et P < 0,0001, respectivement). La température augmentait avec l’âge , en particulier dans les régions profondes du cerveau (0,6°C sur 20 ans, P = 0,0002) et variait spatialement de 2,41 ± 0,46°C, les températures les plus élevées étant situées dans le thalamus. La température cérébrale variait selon l’heure de la journée , en particulier dans les régions profondes (0,86°C, P = 0,0001), et était la plus basse la nuit. À partir de données saines, nous avons créé HEATWAVE, une carte 4D de la température du cerveau humain. En testant la pertinence clinique de HEATWAVE chez les patients, nous avons constaté que l’ absence de rythme quotidien de la température cérébrale augmentait de 21 fois le risque de décès en soins intensifs (P = 0,016), tandis que la température maximale ou minimale absolue ne permettait pas de prédire l’issue. Cependant, une température cérébrale moyenne plus chaude était associée à la survie (P = 0,035) et le vieillissement de 10 ans multipliait par 11 le risque de décès (P = 0,0002). La température du cerveau humain est plus élevée et varie plus qu’on ne le pensait auparavant, en fonction de l’âge, du sexe, du cycle menstruel, de la région cérébrale et de l’heure de la journée. Cela a des implications importantes pour le contrôle et la gestion de la température, car la rythmicité quotidienne de la température cérébrale apparaît comme l’un des prédicteurs individuels les plus puissants de la survie après une lésion cérébrale. Nous concluons que la variation quotidienne rythmique de la température cérébrale, et non la température absolue du cerveau, est une façon de distinguer la physiologie du cerveau humain de la physiopathologie. |
Figure : La température d’un cerveau sain varie en fonction de l’heure de la journée. (A) Instantané des cartes 3D TBr à chaque point de collecte de données. L’échelle de couleurs Inferno est utilisée pour attribuer une température à chaque voxel de tissu, avec une résolution de 0,1°C. Les températures agrégées sont affichées séparément à chaque voxel pour les femelles lutéales (n = 14) et les mâles (n = 20). (B) Résultats du modèle mixte linéaire pour TBr par heure de la journée ; Les résultats pour la TBr globale (à gauche) et la TBr cérébrale profonde (thalamus et hypothalamus, à droite) sont présentés. Les lignes rouges pleines représentent les ajustements du modèle, les zones ombrées représentent les IC à 95 %, les cercles gris foncé montrent les résidus (points de données de température uniques) et les lignes jaunes pointillées lissées représentent les résidus partiels. L’axe des x pour le temps résume la variable continue de distance temporelle par rapport au MSFsc du participant (proportion d’un cercle unitaire linéarisé, où 0 = MSFsc et 1 = 24 h). (C) Plage de température (maximum vs minimum à trois moments testés) pour les sites oraux et hypothalamiques pour chaque participant en bonne santé (n = 39). La température variait davantage selon l’heure de la journée dans l’hypothalamus que par voie orale (ANOVA à mesures répétées unidirectionnelles avec le test de comparaisons multiples de Sidak **** P <0, 0001; voir la Fig. 10B supplémentaire pour d’autres régions du cerveau). (D) Schéma de modélisation des rythmes de température sur 24 heures du cerveau humain sain. Rythmes TBr extrapolés chez des femmes lutéales en bonne santé (n = 14) et des hommes (n = 20), sans contrôler l’âge, l’IMC ou le chronotype. Des rythmes de température extrapolés ont été créés en doublant les températures moyennes mesurées à trois moments et en appliquant un ajustement sinusoïdal sur 24 heures à ces six points. Notez les températures plus élevées dans toutes les régions chez les femelles lutéales par rapport aux mâles et la variation marquée des températures cérébrales profondes chez les mâles. Les flèches indiquent les minima de TBr prévus vers 2-3 heures du matin (à l’approche de MSFsc). Sup1–4 = régions cérébrales superficielles 1–4, de médial à latéral ; hypo = hypothalamus ; Thal = thalamus.
Discussion
Nous avons établi une carte 4D de la TBr humaine et montrons comment ce paramètre varie avec l’heure de la journée, la région cérébrale, l’âge et le sexe chez l’adulte. Le tissu cérébral humain fonctionne clairement normalement à des températures de 1 à 3 °C supérieures à celles généralement supposées ; Cette découverte à elle seule a des implications difficiles pour les soins neurocritiques. Ces données fournissent aux cliniciens une ressource de référence facilement accessible et nécessaire de toute urgence pour une interprétation fondée sur des données probantes des données sur la TBr chez les patients.
Enfin, nous avons constaté qu’un rythme quotidien de TBr est associé à une probabilité de survie 21 fois plus élevée après une lésion cérébrale, illustrant la valeur pronostique élevée des mesures de TBr résolues dans le temps et permettant une prédiction de la mortalité basée sur la température.
Dans l’ensemble, ces résultats indiquent que les rythmes quotidiens de TBr sont fortement associés à une fonction cérébrale saine et sont progressivement compromis avec l’âge. Les études futures devraient déterminer si le fait de soutenir une variation normale du TBr est bénéfique pour les patients.
commentaires
Une étude relie un cycle quotidien de température cérébrale à la survie après un traumatisme crânien.
De nouvelles recherches ont montré que la température normale du cerveau humain varie beaucoup plus que nous le pensions, ce qui pourrait être le signe d’un fonctionnement cérébral sain. Chez les hommes et les femmes en bonne santé, chez qui la température buccale est généralement inférieure à 37 °C, la température moyenne du cerveau est de 38,5 °C et les régions cérébrales plus profondes dépassent généralement 40 °C, en particulier chez les femmes pendant la journée.
Auparavant, les études sur la température du cerveau humain reposaient sur la capture de données provenant de patients atteints de lésions cérébrales en soins intensifs, où une surveillance directe du cerveau est souvent nécessaire. Plus récemment, une technique d’exploration du cerveau, appelée spectroscopie par résonance magnétique (MRS), a permis aux chercheurs de mesurer la température cérébrale de manière non invasive chez des personnes en bonne santé. Cependant, jusqu’à présent, la MRS n’a pas été utilisée pour explorer la façon dont la température du cerveau varie au cours de la journée, ni pour considérer comment elle influence « l’horloge biologique » d’un individu.
La nouvelle étude, dirigée par des chercheurs du laboratoire de biologie moléculaire du Medical Research Council (MRC), à Cambridge, au Royaume-Uni, a produit la première carte 4D de la température saine du cerveau humain. Cette carte renverse plusieurs hypothèses précédentes et montre dans quelle mesure la température du cerveau varie selon la région cérébrale, l’âge, le sexe et l’heure de la journée.
Il est important de noter que ces résultats remettent également en question la croyance largement répandue selon laquelle les températures du cerveau et du corps humain sont les mêmes.
La recherche, publiée dans la revue Brain , comprenait également l’analyse des données de patients présentant un traumatisme crânien , démontrant que la présence de cycles quotidiens de température cérébrale est fortement corrélée à la survie. Ces résultats pourraient être utilisés pour améliorer la compréhension, le pronostic et le traitement des lésions cérébrales.
Variation surprenante de la température cérébrale chez les personnes en bonne santé
Pour étudier le cerveau sain, les chercheurs ont recruté 40 volontaires, âgés de 20 à 40 ans, à scanner matin, après-midi et soir pendant une journée, au centre d’imagerie d’Édimbourg, Royal Infirmary d’Édimbourg.
Surtout, ils ont également donné aux participants un tracker d’activité sur leur poignet, permettant de prendre en compte les différences génétiques et de style de vie dans le timing de l’horloge biologique de chaque personne, ou rythme circadien. Pour les "oiseaux de nuit" et les "alouettes du matin ", connaître l’heure biologique de la journée à laquelle chaque mesure de température cérébrale a été prise a permis de prendre en compte dans l’analyse les différences entre l’horloge biologique de chaque volontaire.
Chez les participants en bonne santé , la température moyenne du cerveau était de 38,5°C, soit plus de deux degrés de plus que celle mesurée sous la langue. L’étude a également révélé que la température du cerveau variait en fonction de :
- Moment de la journée,
- région du cerveau,
- Sexe et cycle menstruel,
- Âge
Alors que la surface du cerveau était généralement plus froide , les structures cérébrales plus profondes étaient souvent plus chaudes que 40°C ; la température cérébrale la plus élevée observée étant de 40,9 °C. Chez tous les individus, la température cérébrale a montré une variation constante de près de 1°C selon l’heure de la journée , les températures cérébrales les plus élevées étant observées l’après-midi et les plus basses le soir.
En moyenne, le cerveau des femmes était environ 0,4°C plus chaud que celui des hommes. Cette différence entre les sexes était probablement due au cycle menstruel, car la plupart des femmes ont été scannées pendant la phase post-ovulation de leur cycle et leur température cérébrale était environ 0,4°C plus chaude que celle des femmes scannées pendant leur phase pré-ovulation.
Les résultats ont également montré que la température cérébrale augmentait avec l’âge dans la tranche de 20 ans des participants, en particulier dans les régions profondes du cerveau, où l’augmentation moyenne était de 0,6°C. Les chercheurs suggèrent que la capacité du cerveau à se refroidir peut se détériorer avec l’âge et que des travaux supplémentaires sont nécessaires pour déterminer si cela est lié au développement de troubles cérébraux liés à l’âge.
M. John O’Neill, chef de groupe au laboratoire de biologie moléculaire du MRC, a déclaré :
« Pour moi, la découverte la plus surprenante de notre étude est que le cerveau humain en bonne santé peut atteindre des températures qui seraient diagnostiquées comme de la fièvre partout ailleurs dans le corps. "Des températures aussi élevées ont été mesurées dans le passé chez des personnes souffrant de lésions cérébrales, mais on a supposé qu’elles étaient le résultat de la blessure."
« Nous avons constaté que la température du cerveau baisse la nuit avant de s’endormir et augmente pendant la journée. "Il y a de bonnes raisons de croire que cette variation quotidienne est associée à la santé cérébrale à long terme, ce que nous espérons étudier ensuite."
Rythmes de température dans les cerveaux blessés
Pour explorer les implications cliniques des données obtenues auprès de volontaires sains, les chercheurs ont analysé les données de température collectées en continu dans le cerveau de 114 patients ayant subi un traumatisme crânien modéré à grave. La température cérébrale moyenne des patients était de 38,5°C, mais variait encore davantage, de 32,6 à 42,3°C.
Sur 100 patients pour lesquels il y avait suffisamment de données pour évaluer les rythmes quotidiens, seul un quart avait un rythme quotidien de température cérébrale. En se concentrant sur les prédicteurs de survie en soins intensifs, les chercheurs ont découvert que les mesures absolues de la température cérébrale étaient d’une utilité limitée, mais que la variation quotidienne de la température cérébrale était fortement liée à la survie ; En fait, parmi les patients TCC présentant un rythme quotidien de température cérébrale, seulement 4 % sont décédés en soins intensifs, contre 27 % qui n’avaient pas un tel rythme.
Les chercheurs préviennent que des études plus vastes sont nécessaires pour valider cette association et que le lien entre la température cérébrale et la survie est uniquement corrélationnel, ce qui signifie que l’on ne peut pas supposer que les rythmes quotidiens de la température cérébrale augmentent directement la survie. Cependant, le lien observé signifie que la surveillance quotidienne des cycles de température cérébrale chez les patients atteints de TBI pourrait être un outil prometteur pour prédire la survie et bénéficierait d’investigations plus approfondies.
Associés aux données provenant de personnes en bonne santé, les résultats de ces travaux soulèvent d’importantes questions sur l’utilisation d’interventions visant à modifier ou à contrôler la température des patients en clinique. M. Nina Rzechorzek, une chercheuse clinicienne du MRC du laboratoire de biologie moléculaire du MRC qui a dirigé l’étude, a déclaré :
« En utilisant l’analyse la plus complète à ce jour de la température normale du cerveau humain, nous avons établi « HEATWAVE », une carte de température 4D du cerveau. Cette carte fournit une ressource de référence urgente avec laquelle les données des patients peuvent être comparées et pourrait transformer notre compréhension du fonctionnement du cerveau. Le fait qu’un rythme quotidien de température cérébrale soit si fortement corrélé à la survie après un traumatisme crânien suggère que la mesure de la température cérébrale tout au long de la journée a une grande valeur clinique .
"Notre travail ouvre également la porte à de futures recherches visant à déterminer si la perturbation des rythmes quotidiens de la température cérébrale peut être utilisée comme biomarqueur précoce pour plusieurs troubles cérébraux chroniques, notamment la démence."
