CERVEAU MASCULIN CERVEAU FEMININ Dr Sébastien Machefaux - Psychiatre SHU - Pr Marie-Odile Krebs - Centre Hospitalier Sainte Anne - Paris
PLAN A. Morphométrie cérébrale B. Neuroimagerie électrophysiologique, moléculaire et métabolique C. Neuroimagerie fonctionnelle D. Connectivité structurale et fonctionnelle E. Influence des hormones sur la structure et la fonction du cerveau
MORPHOMETRIE CEREBRALE
MORPHOMETRIE CEREBRALE M F Volume cérébral absolu > hippocampe, noyau caudé, gyrus cingulaire antérieur > amygdale, hypothalamus (BSTc, INAH3) > Proportion de susbtance grise > Lüders et al., 2002 Ruigrok et al., 2004 Rushton et Anckey, 2009 Filipek et al. 1994 Murphy et al. 1996 Giedd et al. 1997, 2006 Paus et al. 1996 Raz et al. 1995 Giedd et al.1997, 2006 Neufang et al. 2009 Byne et al. 2000 - Swaab 2008 Cosgrove et al., 2007 Lüders et al., 2002 lobe temporal, cervelet, gyrus lingual > gyrus précentral, cortex orbitofrontal et pariétal inférieur droit, cortex préfrontal dorsolatéral Proportion de substance blanche > > Goldstein et al. 2001 Carne et al. 2006 Good et al. 2001 Nopoulos et al. 2000 Good et al. 2001 Luders et al. 2005, 2009 Schlaepfer et al. 1995 Cosgrove et al., 2007 Lüders et al., 2002 Asymétrie hémisphérique : droit fronto-temporale droite temporale postérieure et occipto-pariétale gauche Epaisseur corticale pariéto-frontal : gyrus frontal inf et sup temporo-occiptal : gyrus temporal sup, pole temporal G > > Filipek et al. 1994 Yucel et al. 2001 Kovalev et al. 2003 Carne et al. 2006 Savic and Lindstrom 2008 Im et al., 2006 Sowell et al.,2007 Luders et al, 2006
Morphométrie cérébrale Comparaison de l anatomie cérébrale entre transsexuels et contrôles, notamment structures spécifiques sexuellement dimorphiques volume (poids) cérébral méthodologie analyses anatomique post mortem études de neuroimagerie in vivo résultat trans : intermédiaire entre F et M : M - FtM et MtF - F Sans hormonothérapie ou facteur contrôlé Garcia-Falgueras et Swaab, 2008 Kruijver et al., 2000 Rametti el al., 2011 Zhou et al, 1995 1. Substance blanche 2. Substance grise 3. Epaisseur corticale
Morphométrie cérébrale - Substance blanche Corps calleux décrit comme sexuellement dimorphique données contradictoires Comparaison transsexuels vs. contrôles pas de différence statut intermédiaire des transsexuels plus proche du sexe désiré Emory et al., 1991 Yokota et al., 2005
Morphométrie cérébrale - Substance blanche Methodologie M MtF FtM F DTI FA 1 2 3 4 Rametti el al., 2011 MD 4 3 2 1 Kranz et al., 2014 Pattern de microstructure de la SB fascicule longitudinal supérieur fascicule fronto-occipital inférieur forceps mineur voie corticospinale Sans hormonothérapie Rametti et al. 2011 Rametti et al. 2011 Rametti et al. 2012
Morphométrie cérébrale - Substance grise Structures cérébrales dimorphiques M F BSTc : subdivision centrale du noyau du lit de la strie terminale de l hypothalamus : contrôle des réponse autonomiques, neuroendocrines et comportementales en connexion avec l amygdale, l hippocampe, le cortex préfrontal médian > Byne et al. 2000 Swaab 2007 INAH3 : 3ème noyau interstitiel de l hypothalamus antérieur : comportement maternel et sexuel, sécrétion de gondatrophines > En volume et en nombre de neurones à somastatine
Morphométrie cérébrale - Substance grise INAH3 et BSTc en taille et nombre de neurones MtF = F FtM (2 sujets) = M Putamen MtF vs F ou M MtF proche F pas de différence MtF vs (F et M) Jonction temporo-pariétale droite cortex insulaire et frontal inférieur droit putamen thalamus Garcia-Falgueras et Swaab, 2008 Kruijver et al., 2000 Zhou et al., 1995 Hormonothérapie NON contrôlée Sans hormonothérapie Lüders et al., 2009 Savic et Arver, 2011 Savic et Arver, 2011
Morphométrie cérébrale - Substance grise SG (F et M) > (FtM et FtM) cervelet gyrus angulaire gauche lobe pariétal inférieur gauche MtF plus proche de F que des M gyri occiptal inférieur et moyen droits gyri lingual et fusiforme gyrus temporal inférieur droit FtM plus proche des M que de F gyri pré et post central gauches cingulaire postérieur gauche gyrus calcarine précunéus Simon et al. 2013 Sans hormonothérapie Différences plus marquées par le sexe que par l identité de genre
Morphométrie cérébrale - Epaisseur corticale MtF Zubiaurre-Elzora et al., 2013 vs M : signes de féminisation épaisseur corticale (orbitofrontal, insulaire et occipital médias) FtM vs F : similaire, pas de signe de masculinisation Sans hormonothérapie MtF vs M : à G : cortex orbito-frontal, gyrus frontal moyen, gyrus orbito-frontal à D : cortex pariétal, sillon temporal supérieur, gyrus temporal inférieur, gyri linguale et fusiforme Luders et al., 2012
Morphométrie cérébrale
Morphométrie cérébrale dans le transsexualisme Les cerveaux des sujets MtF et FtM se sont pas entièrement féminisés ou masculinisés. Certaines des structures sexuellement dimorphiques semblent féminisées / incomplètement masculinisées ou masculinisées / incomplétement féminisées. Résultats contradictoires Facteurs confondants orientation sexuelle hormonothérapie de réassignation sexuelle. => marqueur neuro-anatomique du transsexualisme.
NEUROIMAGERIE ELECTROPHYSIOLOGIQUE MOLECULAIRE METABOLIQUE
Neuro-imagerie moléculaire et métabolique : PET, SEPCT CORTEX CINGULAIRE MOYEN contrôle moteur, génération du mouvement Hoffsaedter et al., 2014 lien émotions négatives signaux moteurs Pereira et al., 2010 contrôle cognitif Shackman et al., 2011 ASYMETRIE DISTRIBUTION SERT M vs F associées aux différences de contrôle cognitif liées au sexe Huster et al., 2011 PET : distribution SERT CCM D>G M F MtF asymétries D/G indépendantes du sexe très similaires dans les 3 groupes + 0 0 Kranz et al., 2014
Neuro-imagerie moléculaire et métabolique : PET, SEPCT rcbf SPECT : FtM vs. F cortex cingulaire antérieur gauche insula droite Natawa et al.; 2010 Régions fonctionnellement liées et associées au désir sexuel et à la stimulation sexuelle visuelle Insula : conscience corporelle de soi Craig 2009 Arnow et al., 2002 Redouté et al., 2000 Craig, 2009 Karnath et al. 2005
Neuroimagerie électrophysiologique, métabolique et moléculaire
NEUROIMAGERIE FONCTIONNELLE
Neuroimagerie cérébrale Berglund et al., 2008 PET 2 phéromones fonctionnelle 1 Sans hormonothérapie MtF non homosexuel F MtF M AND 4,16-androstadien-3-one hypothalamus hypothalamus amygdale BSTc : taille et nombre de neurones MtF proche F et non M EST estra-1,3,5(10),16-tetraen-3-ol amygdale cortex pyriforme amygdale cortex pyriforme Chemo-signaux socialement pertinents sécrétés par H et F Activation hypothalamique différenciée selon le sexe Gower et Rupareila, 1993 Thysen et al., 1968 Savic et al., 2001
Neuroimagerie cérébrale Burke et al., 2014 fonctionnelle 2 METHODE Activation hypothalamique / stimulation olfactive : androstadienone Contrôles (garçons et filles) 39 enfants pré-pubertaires 41 adolescents GID (garçons et filles) 36 enfants pré-pubertaires 38 adolescents
Neuroimagerie cérébrale Burke et al., 2014 fonctionnelle 2 RESULTATS Différence sexuée de réponse à l androstadienone déjà presente parmi les enfants pré-pubertaires contrôles et donc développée durant la période périnatale et non de maturation sexuelle par les hormones gonadiques pendant la puberté
Neuroimagerie cérébrale Burke et al., 2014 fonctionnelle 2 Filles DG Garçons DG Ado Prépub Prépub Ado vs Filles Ctrl : aucune différence vs Garçons Ctrl : aucune différence Pas de différence significative ni / sexe désiré (Garçons Ctrl) - ni / sexe réel (Filles Ctrl) vs Filles Ctrl : différence significative (Tab. 2; Fig. 3B,E). vs Garçons Ctrl : pas de différence significative (Figure 3F) Absence d activation hypothalamique comme chez les adolescents garçons Ctrl. vs Garçons Ctrl : aucune différence (Table 3; Figures 2B,D,E) vs Filles Ctrl : différence significative Activation hypothalamique comme chez les garçons Ctrl vs Garçons Ctrl : différence significative (Tab. 2; Fig. 3C,G,H). vs Filles Ctrl : pas de différence significative (Figure 3F) Activation hypothalamique comme chez les adolescentes filles Ctrl.
Neuroimagerie cérébrale Burke et al., 2014 fonctionnelle 2 Filles DG Garçons DG Ado Prépub Prépub Ado vs Filles Ctrl : aucune différence vs Garçons Ctrl : pas d activation typique liée au sexe (F) Pas de différence significative ni / sexe désiré (Garçons Ctrl) - ni / sexe réel (Filles Ctrl) vs Filles Ctrl : différence significative liée au genre (Tab. 2; Fig. 3B,E). vs Garçons Ctrl : pas de différence significative (Figure 3F) Absence d activation hypothalamique comme chez les adolescents garçons Ctrl. vs Garçons Ctrl : aucune différence (Table 3; Figures 2B,D,E) vs Filles Ctrl : différence significative liée au genre Activation hypothalamique comme chez les garçons Ctrl vs Garçons Ctrl : différence significative liée au genre (Tab. 2; Fig. 3C,G,H). vs Filles Ctrl : pas de différence significative (Figure 3F) Activation hypothalamique comme chez les adolescentes filles Ctrl.
Neuroimagerie cérébrale Burke et al., 2014 fonctionnelle 2
Neuroimagerie cérébrale Burke et al., 2014 fonctionnelle 2 DISCUSSION Orientation sexuelle = facteur confondant proportion très importante d orientation homosexuelle, mais il est difficile d en tenir compte du fait de l âge, facteur confondant à nuancer pas de différence d activation hypothalamique à l AND entre femmes hétérosexuels et lesbiennes Dans l étude précédents : pas d effet de l orientation sexuelle Berglund et al., 2006 Berglund et al., 2008 Prévalence DG = 2,3% population d enfants ou d adolescents transsexuels avec jumeaux (96 paires de monozygotes et 61 paires de dizygotes). Composante génétique de la variance = 62% Coolidge, 2002
Neuroimagerie cérébrale Gizewski et al., 2009 fonctionnelle 3 IRMf pattern activation cérébrale MtF, F et M à la visualisation de scènes érotiques Sans hormonothérapie M vs F : activation thalamus, amygdale, cortex insulaire et orbito-frontal similaire à la littérature aucun pattern spécifiques pour F Hamann et al., 2004, Karama et al., 2002, Stoléru et al., 2012 comparaison M vs FtM identique à la comparaison M vs F l activation cérébrale des FtM à la visualisation de scènes érotiques est identique à celle des F Orientation sexuelle facteur confondant : contrôles hétérosexuels, FtM mixte majoritairement hétérosexuels
Neuroimagerie cérébrale fonctionnelle
CONNECTIVITE STRUCTURALE & FONCTIONNELLE
Connectivité structurale Ingalhalikar et al., 1993 Sans hormonothérapie Hahn et al., 2014 F vs M : connectivité INTERhémisphérique MtF vs M : comme F connectivité INTERhémisphérique entre régions corticales et subcorticales/limbiques M vs F : connectivité INTRAhémisphérique FtM vs F : pas comme M connectivité INTRAhémisphérique entre régions corticales et subcorticales/limbiques
Connectivité structurale et fonctionnelle
INFLUENCE DES HORMONES SUR LA STRUCTURE ET LA FONCTION DU CERVEAU
1. Morphométrie cérébrale Influence des hormones sexuelles sur la morphologie cérébrale développement prénatal puberté et début de l âge adulte traitement hormonal de réassignation sexuelle MtF et FtM vs M et F Ctrl, IRM avant et 4 mois après traitement, FtM : testostérone Genazzani et al., 2007 Neufang et al., 2009 Witte et al., 2010 Neufang et al. 2009 vol. cérébral total, et vol hypothalamique Hulshoff Pol et al., 2006 MtF : anti-androgènes et oestrogènes vol. cérébral total pas de différence avant TTT entre MtF et M, ni FtM et F
3. Task-related activity NEUROPSYCHOLOGIE M F Espace (ROTATION MENTALE) > Language > Fonctions exécutives ou contrôle cognitif Invalidation de ces résultats par méta-analyses récentes Hyde 2016 Différences sexuées par le réseau d activation cérébrales
3. Task-related activity Avantage de l homme pour la rotation mentale est corrélé voire conditionné par de hautes concentrations en testostérone Les hommes hypogonadiques qui reçoivent de la testostérone de substitution améliorent leur performance et augmentent le métabolisme cérébral en glucose pendant une tache de rotation mentale Modulation des capacités visuo-spatiales des femmes selon les taux de testostérone et d oestradiol au cours du cycle menstruel : meilleurs scores pendant la phase menstruelles, quand les taux d oestrogènes sont bas. Zitzmann et al., 2001 Hausmann et al., 2000 capacités visuo-spatiales positivement influencées par la testostérone négativement influencées par l oestradiol
3. Task-related activity Effets du traitement hormonal de réassignation sexuelle induit un décalage de performance vers le sexe désiré chez des sujets transsexuels Renversement de la différence typique sexuée des performances de taches visuo-spatiales parmi les FtM et les MtF. performances visuo-spatiales parmi les FtM fluence verbale parmi les MtF Slabbekoorn et al., 1999 Van Goozen et al. 1995 mémoire visuelle parmi les FtM Pas d effet par un traitement par oestrogène parmi les MtF sur la mémoire verbale Gómez-Gil et al. 2010 Miles et al., 1998
CONCLUSION