Six types distincts de dépression identifiés dans une étude combinant l'imagerie cérébrale et l'apprentissage automatique

Dans un avenir pas si lointain, une évaluation préalable de la dépression pourrait inclure une analyse cérébrale rapide pour identifier le meilleur traitement.

L'imagerie cérébrale combinée à l'apprentissage automatique peut révéler des sous-types de dépression et d'anxiété, selon une nouvelle étude menée par des chercheurs de Stanford Medicine. L'étude, publiée le 17 juin dans la revue Médecine naturelletrie la dépression en six sous-types biologiques, ou « biotypes », et identifie les traitements qui sont plus ou moins susceptibles de fonctionner pour trois de ces sous-types.

De meilleures méthodes pour faire correspondre les patients avec les traitements sont désespérément nécessaires, a déclaré l'auteur principal de l'étude, Leanne Williams, Ph.D., professeur Vincent VC Woo, professeur de psychiatrie et de sciences du comportement et directeur du Center for Precision Mental Health de Stanford Medicine. et bien-être. Williams, qui a perdu son partenaire à cause de la dépression en 2015, a concentré son travail sur le domaine de la psychiatrie de précision.

Environ 30 % des personnes souffrant de dépression souffrent de ce que l’on appelle une dépression résistante au traitement, ce qui signifie que plusieurs types de médicaments ou de thérapies n’ont pas réussi à améliorer leurs symptômes. Et pour près des deux tiers des personnes souffrant de dépression, le traitement ne parvient pas à ramener complètement leurs symptômes à des niveaux sains.

Cela est dû en partie au fait qu'il n'existe aucun moyen efficace de savoir quel antidépresseur ou quel type de thérapie pourrait aider un patient donné. Les médicaments sont prescrits selon une méthode d'essais et d'erreurs, de sorte que cela peut prendre des mois, voire des années, pour trouver un médicament qui fonctionne, si jamais cela se produit. Et passer autant de temps à essayer traitement après traitement, sans ressentir aucun soulagement, peut aggraver les symptômes de la dépression.

“Le but de notre travail est de trouver comment réussir du premier coup”, a déclaré Williams. “C'est très frustrant d'être dans le domaine de la dépression et de ne pas avoir de meilleure alternative à cette approche universelle.”

Les biotypes prédisent la réponse au traitement

Pour mieux comprendre la biologie sous-jacente à la dépression et à l'anxiété, Williams et ses collègues ont évalué 801 participants à l'étude qui avaient déjà reçu un diagnostic de dépression ou d'anxiété en utilisant la technologie d'imagerie connue sous le nom d'IRM fonctionnelle, ou IRMf, pour mesurer l'activité cérébrale.

Ils ont scanné le cerveau des volontaires au repos et lorsqu'ils étaient engagés dans différentes tâches destinées à tester leur fonctionnement cognitif et émotionnel. Les scientifiques se sont concentrés sur les régions du cerveau et les connexions entre elles, dont on savait déjà qu'elles jouaient un rôle dans la dépression.

En utilisant une approche d'apprentissage automatique connue sous le nom d'analyse groupée pour regrouper les images cérébrales des patients, ils ont identifié six modèles d'activité distincts dans les régions cérébrales étudiées.

Les scientifiques ont également assigné au hasard 250 des participants à l’étude pour recevoir l’un des trois antidépresseurs couramment utilisés ou une thérapie comportementale par la parole. Les patients présentant un sous-type, caractérisé par une hyperactivité dans les régions cognitives du cerveau, ont présenté la meilleure réponse à l'antidépresseur venlafaxine (communément appelé Effexor) par rapport à ceux présentant d'autres biotypes.

Ceux d'un autre sous-type, dont le cerveau au repos présentait des niveaux d'activité plus élevés dans trois régions associées à la dépression et à la résolution de problèmes, ont obtenu un meilleur soulagement des symptômes grâce à la thérapie comportementale par la parole. Et ceux avec un troisième sous-type, qui avaient des niveaux d'activité au repos plus faibles dans le circuit cérébral qui contrôle l'attention, étaient moins susceptibles de constater une amélioration de leurs symptômes grâce à la thérapie par la parole que ceux avec d'autres biotypes.

Les biotypes et leur réponse à la thérapie comportementale ont un sens sur la base de ce qu'ils savent de ces régions du cerveau, a déclaré Jun Ma, MD, Ph.D., professeur de médecine Beth et George Vitoux à l'Université de l'Illinois à Chicago et l'un des les auteurs de l'étude.

Le type de thérapie utilisé dans leur essai enseigne aux patients les compétences nécessaires pour mieux résoudre les problèmes quotidiens, de sorte que les niveaux élevés d'activité dans ces régions du cerveau peuvent permettre aux patients présentant ce biotype d'adopter plus facilement de nouvelles compétences.

Quant à ceux qui ont une activité plus faible dans la région associée à l'attention et à l'engagement, Ma a déclaré qu'il était possible qu'un traitement pharmaceutique visant d'abord à remédier à cette activité plus faible puisse aider ces patients à tirer davantage parti de la thérapie par la parole.

“À notre connaissance, c'est la première fois que nous parvenons à démontrer que la dépression peut s'expliquer par différentes perturbations du fonctionnement du cerveau”, a déclaré Williams. “Essentiellement, il s'agit d'une démonstration d'une approche médicale personnalisée pour la santé mentale basée sur des mesures objectives de la fonction cérébrale.”

Dans une autre étude, Williams et son équipe ont montré que l’utilisation de l’imagerie cérébrale IRMf améliore leur capacité à identifier les individus susceptibles de répondre au traitement antidépresseur. Dans cette étude, les scientifiques se sont concentrés sur un sous-type qu’ils appellent le biotype cognitif de la dépression, qui touche plus d’un quart des personnes souffrant de dépression et est moins susceptible de répondre aux antidépresseurs standards.

En identifiant les personnes atteintes du biotype cognitif à l'aide de l'IRMf, les chercheurs ont prédit avec précision la probabilité de rémission chez 63 % des patients, contre une précision de 36 % sans utiliser l'imagerie cérébrale. Cette précision améliorée signifie que les prestataires peuvent être plus susceptibles d’obtenir le bon traitement du premier coup. Les scientifiques étudient actuellement de nouveaux traitements pour ce biotype dans l'espoir de trouver davantage d'options pour ceux qui ne répondent pas aux antidépresseurs standards.

Explorations complémentaires de la dépression

Les différents biotypes sont également corrélés aux différences de symptômes et de performance des tâches parmi les participants à l’essai. Par exemple, les personnes présentant des régions cognitives hyperactives du cerveau présentaient des niveaux d’anhédonie (incapacité à ressentir du plaisir) plus élevés que celles présentant d’autres biotypes ; ils ont également obtenu de moins bons résultats dans les tâches de fonction exécutive. Ceux du sous-type qui répondaient le mieux à la thérapie par la parole ont également commis des erreurs dans les tâches des fonctions exécutives, mais ont obtenu de bons résultats dans les tâches cognitives.

L’un des six biotypes découverts dans l’étude n’a montré aucune différence notable d’activité cérébrale dans les régions imagées par rapport à l’activité de personnes sans dépression. Williams pense qu'ils n'ont probablement pas exploré toute la gamme de la biologie cérébrale sous-jacente à ce trouble. Leur étude s'est concentrée sur des régions connues pour être impliquées dans la dépression et l'anxiété, mais il pourrait y avoir d'autres types de dysfonctionnement dans ce biotype que leur imagerie n'a pas capturé. .

Williams et son équipe élargissent l'étude d'imagerie pour inclure davantage de participants. Elle souhaite également tester davantage de types de traitements dans les six biotypes, y compris des médicaments qui ne sont pas traditionnellement utilisés pour traiter la dépression.

Sa collègue Laura Hack, MD, Ph.D., professeure adjointe de psychiatrie et de sciences du comportement, a commencé à utiliser la technique d'imagerie dans sa pratique clinique à Stanford Medicine grâce à un protocole expérimental. L’équipe souhaite également établir des normes faciles à suivre pour la méthode afin que d’autres psychiatres en exercice puissent commencer à la mettre en œuvre.

“Pour vraiment faire évoluer le domaine vers la psychiatrie de précision, nous devons identifier les traitements les plus susceptibles d'être efficaces pour les patients et les mettre sous traitement dès que possible”, a déclaré Ma. “Avoir des informations sur leur fonction cérébrale, en particulier les signatures validées que nous avons évaluées dans cette étude, aiderait à éclairer un traitement et des prescriptions plus précises pour les individus.”

Chercheurs de l'Université de Columbia ; École de médecine de l'Université de Yale ; l'Université de Californie, Los Angeles ; Université de Californie à San Francisco ; l'Université de Sydney ; le MD Anderson de l'Université du Texas ; et l'Université de l'Illinois à Chicago ont également contribué à l'étude.