Avec une simple IRM standard du cerveau, il sera peut-être bientôt possible de prédire quelles personnes atteintes de maladie mentale prendront du poids après leur diagnostic initial, augmentant ainsi leur risque de maladies physiques, et lesquelles ne le feront pas.
« Cela nous permettrait de commencer une prévention ciblée contre la prise de poids fréquemment observée chez ce groupe de patients », déclare le professeur Dr Nikolaos Koutsouleris du département de psychiatrie et de psychothérapie de l’hôpital universitaire LMU de Munich à la suite des résultats d’une nouvelle étude impliquant de nombreux partenaires de coopération allemands et étrangers, dont l’université de Cologne.
Les résultats de l’étude intitulée « L’outil BMIgap pour quantifier les signatures cérébrales transdiagnostiques du poids actuel et futur » sont publiés dans la revue Santé mentale naturelle.
En Allemagne, près de 18 millions de personnes sont touchées par une maladie mentale, notamment la dépression, mais aussi les troubles anxieux ou la schizophrénie. On sait peu de choses sur le fait que les personnes atteintes d’une maladie mentale grave meurent en moyenne 10 à 15 ans plus tôt que la population générale. Le problème est en grande partie dû aux maladies physiques, notamment aux maladies cardiovasculaires, qui sont plus fréquentes que la moyenne chez les personnes souffrant de maladies mentales graves.
« C’est pourquoi il est important que les patients soient attentifs aux facteurs de risque tels que le manque d’exercice, le tabagisme ou le surpoids ou l’obésité », explique Koutsouleris.
Le problème clé ici est le surpoids. Les experts ne savent toujours pas pourquoi tant de personnes atteintes de troubles mentaux ont tendance à prendre du poids.
« Au-delà des effets secondaires bien connus de certains médicaments, nous supposons, sur la base de certaines découvertes, que la prise de poids peut être liée à des modifications cérébrales elles-mêmes associées au trouble mental », explique Koutsouleris.
Ces changements cérébraux pourraient-ils être utilisés au moment du diagnostic initial pour prédire – presque comme un oracle – quels patients développeront plus tard un indice de masse corporelle (IMC) plus élevé ?
Pas à pas vers la prédiction
Pour créer un tel oracle, l’équipe de recherche a d’abord développé un modèle d’apprentissage automatique. Ils ont entraîné cette intelligence artificielle à l’aide d’IRM du cerveau de personnes en bonne santé. L’objectif était que le modèle apprenne, par lui-même, comment prédire le poids corporel d’une personne en se basant uniquement sur ses scanners cérébraux.
« Et notre algorithme fonctionne plutôt bien », précise le psychiatre.
Le groupe de travail dirigé par le professeur Dr Joseph Kambeitz de la clinique et polyclinique de psychiatrie et de psychothérapie de l’hôpital universitaire de Cologne a fourni une base de données de patients comme matériel de formation, appelée cohorte PRONIA. L’équipe a également été impliquée de manière significative dans la conception de l’étude, l’analyse et l’interprétation des données. En tant qu’expert en analyses psychiatriques basées sur l’IA, le professeur Kambeitz a contribué à façonner le domaine de recherche des découvertes neuroscientifiques éclairées par l’intelligence artificielle.
Dans un deuxième temps, les chercheurs ont appliqué leur système aux IRM cérébrales de patients souffrant de troubles mentaux.
« Dans ces cas, notre modèle de pronostic a commis des erreurs systématiques et a mal déterminé le poids des patients correspondants », explique Koutsouleris.
Par exemple, chez les personnes atteintes de schizophrénie, le modèle a surestimé le poids, car certaines zones du cerveau, comme le cortex cérébral antérieur, qui contient des parties du système de récompense, sont plus petites que d’habitude.
« Ce système contrôle de manière significative notre comportement alimentaire. Notre modèle de prédiction avait déjà appris de personnes en bonne santé : moins de volume dans ces régions du cerveau signifie un poids plus élevé », poursuit Koutsouleris.
Bien que les patients schizophrènes aient un volume cérébral plus petit au moment du premier diagnostic, ils n’ont pas nécessairement un indice de masse corporelle (IMC) plus élevé.
Dans la dernière étape, les chercheurs ont suivi l’IMC des patients pendant un an après le diagnostic initial et l’évaluation initiale du poids.
« Nous avons observé qu’il y a en fait une forte augmentation du nombre de patients pour lesquels notre modèle d’IA avait mal jugé leur IMC comme étant trop élevé. »
Cela est particulièrement vrai pour les personnes atteintes de schizophrénie, mais cela s’applique également aux personnes souffrant de dépression.
« La différence entre l’IMC estimé et l’IMC réellement observé, ce qu’on appelle l’écart d’IMC, a un pouvoir prédictif pour l’évolution future du poids des patients », explique Koutsouleris.
Les bénéfices pour les patients
Cet oracle offre la possibilité d’éviter une future prise de poids.
« On peut essayer d’encourager les personnes concernées à adopter un mode de vie plus sain en participant à des programmes de perte de poids, en faisant de l’exercice plus régulièrement et en faisant des choix alimentaires plus sains », explique le psychiatre. » Alternativement, nous pouvons prescrire des médicaments tels que la metformine pour réduire ou prévenir le risque de maladies métaboliques. Cela constituerait un avantage majeur, d’autant plus qu’il est prouvé qu’une moindre prise de poids est associée à une activité inflammatoire réduite dans le cerveau et, par conséquent, à moins de symptômes psychiatriques à mesure que la maladie progresse. «
Dès que le nouvel outil aura été affiné avec des paramètres supplémentaires tels que la génétique individuelle du patient ou des valeurs sanguines telles que le cholestérol, le rendant encore plus précis, il sera mis à la disposition de tous les médecins pour déterminer l’écart d’IMC.