L’adolescence est une période critique pour expérimenter la consommation d’alcool en raison du développement continu du cerveau au cours de cette étape. Cette période est considérée comme un point essentiel pour identifier les circuits cérébraux qui contribuent aux problèmes plus tard dans la vie, un phénomène connu sous le nom de pré-addiction .
Quelle que soit la consommation future d’alcool à l’âge adulte, la consommation d’alcool chez les adolescents est en soi un comportement néfaste pour la santé et représente l’une des principales causes d’invalidité et de mortalité. En identifiant les mécanismes cérébraux associés à un risque précoce, l’objectif des auteurs était de faciliter le développement de nouvelles approches de prévention et d’intervention pour aider à atténuer la consommation problématique d’alcool.
Les théories contemporaines du risque lié à l’alcool mettent l’accent sur la double fonction des systèmes d’inhibition descendants impliquant des structures corticales préfrontales et des systèmes de récompense sous-corticaux ascendants. Cependant, la maturation cérébrale typique implique une réorganisation fonctionnelle complexe des réseaux plutôt qu’une simple maturation linéaire de régions individuelles.
Les différences entre les sexes dans le développement neurologique ont été largement décrites. Les femmes présentent des trajectoires de développement accélérées par rapport aux hommes. Des différences entre les sexes en matière de consommation d’alcool à l’adolescence sont également fréquemment signalées. Par conséquent, cette étude visait à identifier les réseaux neuronaux qui confèrent une vulnérabilité à la consommation d’alcool chez les adolescents en tenant compte spécifiquement des différences entre les sexes.
Dans un large échantillon d’adolescents, des données de neuroimagerie acquises lors de l’exécution de différentes tâches cognitives ont été utilisées : une tâche de traitement des récompenses et une tâche de contrôle inhibiteur. Il a été émis l’hypothèse que les réseaux identifiés au cours des processus liés à la récompense seraient plus pertinents pour prédire les comportements de consommation d’alcool chez les adolescents plus jeunes (~ 14 ans) que chez les adolescents plus âgés (~ 19 ans), et que les réseaux identifiés au cours des processus d’inhibition liés à la récompense seraient plus pertinents. pertinent pour prédire les comportements de consommation d’alcool chez les adolescents plus âgés par rapport aux adolescents plus jeunes.
| Méthodes |
Le consortium IMAGEN a collecté des données sur l’alcool et la neuroimagerie sur 8 sites. Les données de base ont été acquises à l’âge de 14 ans et les données de suivi à l’âge de 19 ans. L’analyse s’est concentrée sur la prévision du risque de consommation d’alcool à l’âge de 19 ans. Les données de base ont été utilisées pour identifier les réseaux associés au risque futur de consommation d’alcool, et les données de suivi ont été utilisées pour identifier les réseaux associés au risque actuel de consommation d’alcool.
Les données de neuroimagerie ont été traitées à l’aide d’une méthode validée pour générer des matrices de connectivité fonctionnelle de participants individuels (ci-après dénommées connectomes). Les connectomes fournissent un résumé multivarié du modèle unique d’organisation fonctionnelle du cerveau d’un individu. Bien que les connectomes soient relativement distincts entre les individus (c’est-à-dire capables d’identifier les individus de manière unique, un processus connu sous le nom d’empreintes neuronales ), ils varient également en fonction de l’exécution des tâches cognitives ou de l’état cérébral individuel. Les analyses se sont concentrées sur les connectomes dérivés de données de neuroimagerie acquises lors de tâches de récompense et d’inhibition.
Un échantillon indépendant d’étudiants universitaires âgés de 17 à 23 ans a été utilisé pour l’étude. La consommation d’alcool a été évaluée à l’aide de l’AUDIT, une mesure d’auto-évaluation validée du risque d’alcool avec des scores totaux allant de 0 à 40. Les données ont été collectées par imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf) au cours d’une tâche de récompense et d’une tâche de contrôle inhibiteur.
Le modèle prédictif basé sur le connectome (CPM) comprend les étapes suivantes : (1) sélection de caractéristiques, dans laquelle la régression est utilisée pour identifier des caractéristiques de connectome associées à une variable comportementale d’intérêt (ici, la gravité de la consommation d’alcool) sur un ensemble de données d’entraînement ; (2) réduction des fonctionnalités, dans laquelle les connexions identifiées sont additionnées pour créer une valeur récapitulative pour chaque individu dans l’ensemble de données de formation ; (3) la construction de modèles, où les scores récapitulatifs (variables indépendantes) sont associés linéairement à la variable comportementale (variable dépendante) ; (4) application de modèles, dans laquelle les modèles linéaires résultants sont appliqués à de nouveaux connectomes dans un ensemble de données de test pour générer des prédictions ; et (5) évaluation du modèle, dans laquelle sa capacité prédictive est évaluée, sur la base de la correspondance entre ce qui est prédit par le modèle et les scores de risque réels de consommation d’alcool.
Des modèles indépendants du sexe (les deux sexes combinés) et spécifiques au sexe (femmes et hommes séparément) ont été réalisés.
| Résultats |
> Modèles de comportement cérébral avec validation croisée
Sur les 1 359 personnes étudiées, âgées en moyenne de 14,4 ans, 729 (54 %) étaient des femmes. Les analyses des données de base (âge de 14 ans) ont révélé une divergence entre les sexes dans l’exactitude prédictive des MPC évaluant la gravité de la consommation future d’alcool. Plus précisément, les modèles indépendants du sexe et les modèles réservés aux femmes ont réussi à prédire la gravité de la consommation future d’alcool à l’âge de 19 ans, mais les modèles réservés aux hommes n’y sont pas parvenus.
Le même schéma de résultats est apparu dans les analyses post-hoc qui contrôlaient la gravité de la consommation initiale et résiduelle d’alcool. Les modèles féminins ont largement surpassé les modèles masculins.
Les analyses des données de suivi (âge de 19 ans) ont révélé une divergence entre les sexes dans l’exactitude prédictive des MPC évaluant la gravité de la consommation actuelle d’alcool. Plus précisément, les modèles indépendants du sexe et les modèles réservés aux femmes ont réussi à prédire la gravité actuelle des deux types de tâches.
En revanche, pour les hommes, les modèles ont réussi à prédire la gravité actuelle en utilisant les données de connectivité acquises lors de l’exécution des tâches inhibitrices, mais pas avec les données acquises lors de l’exécution de la tâche de récompense, ce qui indique la spécificité de la tâche. dans les modèles de risque de consommation d’alcool chez les individus de sexe masculin.
Le même schéma de résultats est apparu dans les analyses post-hoc contrôlant la gravité de la consommation initiale et résiduelle d’alcool. Le modèle féminin généré à partir des données de récompense a largement surpassé le modèle masculin généré à partir des mêmes données. Il n’y avait pas de différences significatives dans les performances des modèles prédictifs entre les modèles féminins et masculins générés à partir de données inhibitrices.
> Anatomie des réseaux de risque de consommation d’alcool
Les connexions prédictives positives sont celles pour lesquelles une plus grande connectivité prédit positivement le risque de consommation d’alcool. Les connexions prédictives négatives sont celles pour lesquelles une diminution de la connectivité prédit positivement le risque de consommation d’alcool. Par définition, les connexions positives et négatives ne peuvent pas se chevaucher directement (puisqu’une seule connexion ne peut pas être à la fois un prédicteur positif et négatif). Quoi qu’il en soit, les connexions prédictives positives et négatives peuvent inclure des connexions au sein et entre des réseaux neuronaux canoniques similaires à grande échelle.
Les réseaux neuronaux associés à la consommation future d’alcool utilisant des données provenant de tâches de récompense ou de contrôle inhibiteur étaient similaires chez les adolescents, indiquant la pertinence des deux processus pour conférer une vulnérabilité au risque de consommation d’alcool. Pour les deux tâches, les connexions positives incluent un degré élevé de connexions cérébelleuses frontales, motrices et médiales au sein du réseau, ainsi que des connexions substantielles avec les réseaux cérébelleux et sous-corticaux.
Les lésions virtuelles post hoc ont indiqué que les réseaux présentant les charges les plus élevées pour les caractéristiques individuelles, c’est-à-dire la variation de la consommation future d’alcool associée à la connectivité au sein d’un réseau canonique donné, comprenaient les réseaux fronto-pariétal, sensori-moteur et cérébelleux. .
Les réseaux positifs entièrement féminins générés par les deux tâches étaient dominés par des connexions de réseaux sensoriels-moteurs, cérébelleux, sous-corticaux et de saillance, tandis que les réseaux négatifs étaient largement caractérisés par des connexions sensorielles-motrices, de saillance et sous-corticales.
Pour les adolescentes, les lésions virtuelles post hoc ont indiqué que les réseaux présentant les charges les plus élevées pour les caractéristiques individuelles, c’est-à-dire la variation de la consommation actuelle d’alcool associée à la connectivité au sein d’un réseau canonique donné, comprenaient la saillance, les fonctions sensorielles, motrices et cérébelleuses. Pour les hommes, les lésions virtuelles ont indiqué que les réseaux associés à la plus grande variation dans la consommation actuelle d’alcool comprenaient les réseaux sensoriels-moteurs, cérébelleux et sous-corticaux.
Pour les modèles réussis, les scores récapitulatifs du réseau des participants individuels ont émergé de la somme des forces de connectivité au sein des réseaux positifs et négatifs. Chez les adolescentes, la connectivité au sein des réseaux prédictifs de la consommation future d’alcool a augmenté de manière significative entre 14 et 19 ans. Chez les adolescentes et les adolescents, la connectivité au sein des réseaux de contrôle inhibiteur prédisant la consommation actuelle a également augmenté de manière significative entre 14 et 19 ans, tandis que les changements de connectivité au sein des réseaux prédictifs de la consommation future d’alcool ont augmenté de manière significative entre 14 et 19 ans. les réseaux de récompense n’ont pas atteint une certaine importance.
Malgré des différences significatives dans l’exactitude prédictive, les réseaux identifiés comme associés aux comportements de consommation d’alcool étaient relativement cohérents entre les adolescents de sexe masculin et féminin.
> Spécificité et généralisation
Pour déterminer la spécificité des liens anatomiques identifiés avec la consommation d’alcool, des MPC ont été répétés en contrôlant la variation de l’impulsivité et du névrosisme. Pour tous les modèles, l’exactitude prédictive était robuste à ces facteurs, ce qui indique que les liens identifiés étaient spécifiques à la consommation d’alcool et que l’exactitude du modèle n’était pas déterminée par un facteur de trait de personnalité latent plus général.
Les taux de consommation de substances étaient faibles à 14 ans, mais étaient plus élevés à 19 ans. Des analyses post-hoc ont indiqué des associations significatives entre la consommation de substances et la connectivité au sein du modèle d’inhibition masculin, de sorte que la connectivité était plus grande chez les hommes consommant des substances non alcoolisées. Les analyses de suivi ont indiqué que les associations entre la consommation d’alcool et la connectivité restaient significatives au sein de chaque groupe séparément.
| Discussion |
Cette étude a utilisé les données du consortium IMAGEN pour identifier les réseaux neuronaux associés au risque de consommation d’alcool à l’aide d’une approche avancée basée sur le connectome. Des substrats neurobiologiques communs et distincts du risque de consommation précoce d’alcool chez les adolescents hommes et femmes ont été identifiés, ainsi qu’une divergence sexuelle dans l’exactitude du modèle.
Pour les adolescentes, les modèles générés à l’aide des données de neuroimagerie des deux types de tâches ont pu identifier des signatures neuronales fiables du risque actuel et futur de consommation d’alcool. En revanche, pour les adolescents de sexe masculin, seul le modèle généré à partir des données des tâches de contrôle inhibiteur a réussi à prédire le risque actuel lié à la consommation d’alcool, et aucune signature fiable du risque futur n’a été identifiée. Le réseau de risque identifié en matière de consommation d’alcool peut être considéré comme un neuromarqueur robuste pouvant être ciblé dans les futurs efforts de prévention.
Chez les adolescentes, les connexions identifiées comprenaient des sous-composants de multiples réseaux de repos bien établis, tels que les réseaux médial frontal, frontopariétal, de saillance, sensori-moteur et cérébelleux. La connectivité au sein de ces réseaux a généralement augmenté entre 14 et 19 ans, parallèlement à une augmentation de la consommation d’alcool.
De plus, malgré des caractéristiques similaires, les poids prédictifs relatifs des sous-composantes du réseau associées au risque futur (14 ans) par rapport au risque actuel (19 ans) de consommation d’alcool variaient au fil du temps, de sorte que les réseaux frontaux, médiaux et de saillance étaient principalement associés au risque de consommation d’alcool. consommation future d’alcool, tandis que les réseaux cérébelleux et sensori-moteurs étaient principalement associés au risque de consommation actuelle d’alcool.
Ces résultats concordent avec les données récentes démontrant des altérations des trajectoires de croissance cérébelleuse chez les adolescents ayant une forte consommation d’alcool, ainsi qu’avec une littérature beaucoup plus large impliquant les systèmes cérébelleux et moteurs dans la physiopathologie de la consommation de substances. Prises ensemble, ces données suggèrent que le ciblage des régions du cortex préfrontal peut être particulièrement pertinent pour les efforts de prévention chez les adolescents plus jeunes et que le ciblage des régions cérébelleuses et sensorielles motrices peut être plus pertinent pour les efforts d’intervention chez les adolescents plus âgés. qui ont déjà commencé à boire.
Les états cérébraux de contrôle inhibiteur (par rapport à récompense) étaient plus pertinents pour prédire la consommation d’alcool chez les adolescents plus âgés ; cependant, cet effet était spécifique aux hommes. Ces données suggèrent que les interventions axées sur les processus de contrôle inhibiteurs peuvent être particulièrement efficaces pour lutter contre le risque actuel de consommation d’alcool chez les adolescents, mais que les processus inhibiteurs et liés à la récompense sont susceptibles d’être pertinents pour les adolescents. Comportements actuels de consommation d’alcool chez les femmes.
| Conclusion |
Ces données fournissent une évaluation à l’échelle du connectome des réseaux neuronaux servant au risque de consommation d’alcool et identifient une signature neuronale dimensionnelle du risque de consommation d’alcool chez les adolescents. Une validation externe a confirmé ces résultats.
