MALFORMATIONS CEREBRALES Dr TLILI-GRAIESS K. Master Neuroradiologie Sousse Avril 2008

Malformations <<< Perturbation de la morphogenèse normale Leur reconnaissance et leur identification revient à l’imagerie >>> conseil génétique Leur classification et anatomie exige une connaissance de la morphogenèse normale IRM: Place de plus en plus prépondérante dans l’exploration du SNC Echographie: Fœtus, nouveau-né et nourrisson Débrouillage+++ TDM: relais dans ce même but

IRM - SEQUENCES T1 de préférence en IR T2 et flair : signal Problème de l’immaturité du cerveau : nouveau né/nourrisson Attendre la maturité de la SB, SAUF urgence Acquisition 3D Utile à la reconstruction Finesse des coupes (1 mm) Injection de PDC : Évaluation de la vascularisation (secteur veineux) Exploration médullaire : Anomalies des viscères pelviens TDM utile dans les malformations de la face et de la base du crâne

Étage sus tentoriel Anomalies de la ligne médiane Encéphalo-méningocele Holoprosencéphalies Agénésies commissurales Anomalies hémisphériques Dysplasie focales, polymicrogyries, hémi ou quadrimégalencéphalie. Hétérotopies. Anomalies d’origine destructive Espaces péri-cérébraux et vaisseaux.

– complexe Dandy Walker Étage sous tentoriel Malformations kystiques – complexe Dandy Walker Malformations sans lésions kystiques Agénésie vermienne Hypoplasies Malformations de Chiari

Rappel morphologique Formation du tube neural Diverticulation du tube neural Structures commissurales Histogenèse cérébrale

Formation du tube neural Entre J21 et J25 Ectoderme dorsal/ Notochorde Plaque N/ Gouttière N/ Tube N Cellules des berges >>>crêtes neurales Fermeture du TN Débute charnière cranio-vertébrale En avant >> lame terminale , extrémité antérieure du V3 En arrière >> métamères lombaires Fermé, TN se recouvre de méninge primitive Cavité du TN: cavité épendymaire ou ventriculaire Mésenchyme autour: Canal vertébral Boite crânienne Méningoencéphalocele Chiari III

Diverticulation du TN >>>>>5 vésicules 4ème semaine: TN antérieur>>> 3 vésicules 5ème semaine: Diverticules olfactifs – hémisphères cérébraux Diverticules optiques – cupules et nerfs optiques Diverticules otiques – éléments vestibulo-cérébelleux >>>>>5 vésicules Télancéphale (olfactif) Diencéphale (endocrinien) Mésencéphale (optique) Métencéphale (stato-acoustique) myélencéphale

Holoprosencéphalie alobaire Vésicule cérébrale unique, non segmentée en lobes avec ventricule unique Absence de bulbe olfactif Absence de massif facial médian: induit la diverticulation Nerf et cupule optique impairs Absence ou insuffisance hypophysaire avec fusion thalamique (absence d’hypothalamus) Fusion thalamique inconstante Malformation rare : 1 NNé / 20.000 Défaut de clivage médian du cerveau avec : >Cyclopisme >>>> fentes palatines et/ou labiales >Microcéphalie >>>>hypothélorisme oculaire

Holoprosencéphalie lobaire Lobes cérébraux bien développés mais sans septum Plancher ventriculaire commun Face normale Forme mineure: Dysplasie septo-optique de De Morsier: atrophie optique, ventricule unique et insuffisance hypophysaire. Holoprosencéphalie intermédiaire Ventricule unique Développement imparfait des lobes cérébraux

Histogenèse cérébrale Élaboration de tissu cérébral – zone germinale 1er temps : Cellules astrocytaires ou radiaires >> prolongements cytoplasmiques entre surface épendymaire et surface externe du TN 2ème temps : Cellules neuro-ectodermiques migrent de DD en DH le long des fibres radiaires Près des ventricules >>> NCG et structures tectales Migration/couche >>>les plus externes = les plus récentes Stock de neurones, constitué à mi-gestation Développement/ Connexions (axones et dendrites) Croissance tangentielle du cortex >> Plicature et formation des circonvolutions.

Migration terminée – cerveau lisse Accroissement ultérieur en volume et en surface (> 22 sem.) Multiplication des arborisations & synapses Multiplication des éléments de support métabolique et fonctionnel : glie (oligodedrocytes) Multiplication des synapses, astrocytes, oligodendrocytes se poursuit, 2ème moitié de la grossesse>>>>après la naissance: 350g à la naissance>>>>>1Kg400 chez l’adulte.

Structures commissurales Faisceaux de fibres >>> communication entre structures associatives bilatérales Principale structure ou grande commissure télencéphalique Ensemble corps calleux – fornix Communication des hémisphères centraux Développement à partir de la lame terminale Épaississement >>> bourrelet Développement d’avant en arrière À distance de la fissure choroïdienne : CC Au niveau de sa berge supérieure : Fornix Amincissement de la portion d’hémisphère entre CC et fornix >>>feuillets du septum

Structures commissurales Autres commissures C. blanche antérieure C. blanche postérieure C. Habénulaire : au dessus de l’infundibulum pinéal C Grise : adhésion inter-thalamique sans échange de fibres

AGENESIE COMMISSURALES Formes communes : Agénésie complète : CA, CC, CH Agénésie partielle : simple, particulière. Formes kystiques Formes plus rares

AGENESIE COMPLETE Absence de tous les éléments de la plaque commissurale : CA – CC – CH 33 % des agénésies, la plus typique (100 cas) VL séparés de la ligne médiane Scissure inter hémisphérique arrivant au toit du V3  expansion du toit sur un coté jusqu’à la voûte

VL limité en médial par une lame de SB Absence de gyrus cingulaire : sillons à trajet radiaire vers la paroi ventriculaire VL limité en médial par une lame de SB Niveau thalamique : du cortex septal à la fimbria  fornix longitudinal Plus haut : lame épaissie contenant les fibres calleuses  bande de Probst Aspect particulier en cornes de bœuf des VL Empreinte des bandes de Probst sur les VL Aspect particulier des cornes temporales.

AGENESIE COMPLETE Anomalies associées : Hétérotopie 5/33 Cérébelleuse 3/33 : agénésie vermienne, malformation DW Visuelles 7/33 : Colobome, microphtalmie Nystagmus congénital Défects facial et crâniens 8/33 : Fente labiale Encéphalocéle Autres : hypophyse (2), rachis (2), cœur (2), extrémités (2) Clinique : épilepsie et RPM 18/33, 2N uniquement. Raybaud et Girard, International pediatric radiology Post – Graduate course, Paris Mai 2001

AGENESIE PARTIELLE 30 % des agénésies Agénésie partielle simple : Partie manquante (POST) Reste normal Même aspect que pour les formes complètes Agénésie particulière : Épaisseur normale Partie postérieure effilée Commissure courte Cerveau de morphologie normale Mêmes types de lésions associées et même fréquence (2N) Raybaud et Girard, International pediatric radiology Post – Graduate course, Paris Mai 2001

FORMES KYSTIQUES Forme habituelle : Formes kystiques : ESA normaux Maximum : expansion dorsale du toit du V3 Formes kystiques : 13 % Kystes non communiquant avec les ventricules souvent multi-loculaires CA présente, le reste manquant totalement ou en partie Aspect du cerveau difficile à analyser de part la distorsion crée par le kyste Cortex bordant le kyste est dysplasique hétérotopie fréquente Clinique : macrocéphalie isolée, parfois dans un syndrome d’AICARDI

FORMES RARES Nécessitent une analyse morphologique et anatomique très précise Agénésie : CA (3 %) évidente en sagittal CC (11 % ) complète 3 % : CH existe au dessus du toit du V3 Partielle 8 % : processus destructif incriminé CH (6 %) : diagnostic de cavum pellucidum persistant Cependant l’absence de fornix et de CH interposés entre CC et toit du V3 permet le diagnostic.

Lipome médian ne signifie pas agénésie CC mais, trop volumineux, il empêche son développement.

DYSPLASIE SEPTO OPTIQUE & SEPTO COMMISSURALE Dysplasie septo-optique : syndrome de De Morsier Septum pellucidum : lié dans son développement au système commissural Chevauchement entre dysplasie septo-optique et agénésies commissurales Sur 17 DSO  5 agénésies totale (1) ou partielles (4) Sur 99 agénésies commissurales  12 % troubles visuels (25 % agénésie complète) 9 % troubles endocriens

Septum entièrement absent Fornix non accollé au CC, chemine au dessous, sur le toit du V3 1/2 atrophie optique: petit chiasma, coupes sagittales (confirmée/ ophtalmo) Aspect Typique

AGENESIES ASOCIEES: 5/17 DSO 4 Agénésies partielles du CC: 3 splenium, 1 genou 1 Agénésie septo-commissurale complète Agénésie commissurale Absence de la lamina septa Bord interne du VL fermé / toile choroidienne Kyste inter hémisphérique en continuité avec le VL

Troubles de l’histogenèse Anomalies de croissance d’un encéphale primordial normalement constitué. Diagnostic morphologique : IRM >>> TDM Anomalies de volume Microencéphalie Macroencéphalie Megalencéphalie centrale Anomalies de la gyration Anomalies de la migration cellulaire Lésions destructives du parenchyme

Malformations du développement cortical Fréquence de découverte a augmenté avec l’avènement de l’IRM 10 % des épilepsies réfractaires chez l’enfant Mutations chromosomiques et syndromes divers 3 catégories sur la base des étapes du développement : Prolifération cellulaire germinale Migration neuronale Organisation corticale

Malformations du développement cortical Nette augmentation : épilepsies classées cryptogéniques Incluent de très nombreuses anomalies et lésions : Agyrie – pachygyries Polymicrogyries (focale, diffuse…) Schizencéphalie Anomalies mineures de la gyration Hétérotopies neuronales (sus épendymaires, sous corticale…) Dysplasie corticale focale Lésions de la STB DNET Hamartome hypothalamique classification BARKOVITCH 2001 (AJNR 2001): Révision de celle 1996(Neuropediatrics)

Proliferation cellulaire, dans la matrice germinale. Formation de la préplaque. Differenciation neurogliale et migration radiaire (astrocytes et neuroblaste), vers la préplaque. Organisation corticale et synaptogénèse, production de fibres et dessin cortical.

Toute anomalie durant le processus de formation du cortex peut entraîner une MDC Proliferation insuffisante: microlissencephalie. Mauvaise differenciation neurogliale: dysplasie corticale focale, sclérose tubéreuse de Bourneville. Migration anormale: types divers d’hétérotopies de substance grise (lissencephalies incluses). Une organisation anormale pourrait expliquer la forme usuelle de micropolygyrie. Un défaut focal de prolifération, ou une lésion locale, pourraient expliquer la schizencephalie.

Malformations liées à une anomalie de La migration neuronale Lissencéphalie / arrêt de la migration neuronale avec cortex à 4 couches Aspect IRM caractéristique : Surface cérébrale lisse: absence totale de sillons SB réduite et cortex épais avec absence d’inter digitations CC petit Vallée sylvienne ouverte et verticalisée (immature) Calcifications possibles Cervelet normal Lissencéphalie liée à l’X , bande d’hétérotopie chez la fille. Pachygyrie: Lissencéphalie incomplète où seuls les principaux sillons présents. Anomalies diffuses ou localisées Agyrie : Lissencéphalie complète

Malformations liées à une anomalie de La migration neuronale Héterotopies Aspects typiques ( différencier de la STB, gliose): Signal: substance grise. Forme: nodulaire, laminaire, “cortical infolding”. Distribution: isolées/multiples/diffuses, uni- or bilatérales, symétriques ou pas; topographie lobaire. Localisation: périventriculaire, sous-corticale, transcérébrale.

Classification: - nodulaire (dispersées, diffuses) périventriculaires; - nodulaires sous-corticales; - laminaires sous-corticales (en bande); - lissencéphalies (agyrie-pachygyrie).

Hétérotopie nodulaire Bilatérales et diffuses: X-linked, lethal chez le mâle (FLN1). Cortex réduit.

Hétérotopies nodulaires sous-corticales Volumineux amas de SG Continus avec le cortex, Ventricule localement dilaté Substance blanche et LCR mêlés.

MAUVAISE DIFFERENTIATION NEURO-GLIALE Dysplasie corticale focale (DCF) Épilepsie focale sévère Désorganisation de l’achitecture corticale avec cytomégalie des neurones et des cellules gliales: Balloon cells Touche cortex et SB sous corticale avec limite floue avec cortex adjacent. Même pattern histologique : DCF/ hémi et quadrimegalencéphalie.

DCF – Aspects IRM Habituellement : Volume–signal–morphologie : polymorphisme ++ Fonction des anomalies cellulaires et myéliniques. Élément le plus constant : jonction SB – SG floue mal définie, bien corrélée à l’ histologie. Habituellement : Gyrus large + sillons irréguliers + anomalie de signal du cortex à la SB puis surface ventriculaire (radiaire) Parfois hypersignal dans SB (anomalie de la myéline)

STB

MDC – Sclérose Tubéreuse de Bourneville Maladie AD à pénétrance variable, à taux élevé de mutations spontanées 2 mutations géniques identifiées : Chr 9 TSC 1 Chr 6 TSC 2 Phénotypes cliniques TSC 2 plus sévère Clinique : Spasme en flexion – crises partielles Retard mental ± sévère : intellectuellement normal Aucune crise épileptique : aucun handicap mental

Gyral Core : impression de gyrus vide (centre hypoT1 et hyper DP) Tubers – hamartomes corticaux Nombre, siège, taille Facteurs prédictifs du développement mental Nombre élevé  épilepsie précoce  retard mental ++ Relation inverse age à la première anse + N tubers Îlots sur sillons, Gyral Core  tubers Gyral Core : impression de gyrus vide (centre hypoT1 et hyper DP) Lignes de migration  hétérotopie neuronales avec dys ou hypo myélinisation Nodules SE  tubers (hétérotopie) TDM >> IRM dans leur détection

Hémi-mégalencéphalies Étiologies et aspects très variés. Peuvent se voir dans : Hémi-hypertrophie homolatérale Syndrome Proteus Hypomelanose d’Ito NF type I STB Associent de façon variable Zônes pachygyriques Polymicrogyries Hétéretopies Balloon cells Astrogliose de la SB

Hémimegalencéphalie aspects en IRM Diagnostic facile en IRM Ventricule homolatéral large, à cornes étirées Cortex épais à gyrus larges et sillons courts Jonction SB – SG floue Souvent hypersignal de la SB

Syndrome Walker-Warburg Lissencéphalie type II ou Cobble stone lissencephaly Aspect en apparence lisse du cerveau : ondulations complexes du ruban cortical (cortex verruqueux) masquées par des méninges épaisses. Fait partie d’un groupe de maladies comportant – désordres musculaires – anomalies oculaires – malformations cérébrales Associe : hypoplasie vermienne – polymicrogyries cérébelleuses.

Malformations II à une organisation anormale du cortex Polymicrogyries Neurones arrivés au cortex mais se plaçant de façon anormale Typiquement existe un excès de plissement Histologie : désorganisation des 6 couches Sévérité du tableau clinique, fonction de l’étendue de l’atteinte : focale, multifocale ou diffuse – uni ou bilatérale – symétrique ou asymétrique. Localisation la plus commune : vallées sylviennes IRM: Circonvolutions petites et nombreuses , en apparence fusionnées : aspect pseudo-pachygyrique Intérêt des acquisitions volumiques

MALFORMATION OPERCULAIRES Développement anormal de la scissure de sylvius et de l’opercule fronto-pariétal IRM : identification aisée de cette entité Insula exposée Scissure large, verticale Sillon central large et trop postérieur Cortex – dysplasique, poly-microgyrique # aspect du cerveau fœtal à 20 – 24 semaines (défaut de phénomène d’opérculisation)

Cortex épais, lisse pseudo-pachygyrique au niveau de l’insula et de l’opércule Parfois hétérotopie et/ou agénésie septale associées

Malformations II à une organisation anormale du cortex Schizencéphalie Fente couverte de SG : épendyme – couverture piale corticale Résultat de facteurs génétiques et acquis (agression lors du 2ème trimestre) Unilatérale ou bilatérale (60 %) Fente à lèvres fermées ou ouvertes Fente frontale ou pariétale dans 80 % des cas Absence de septum pellicidum associée

Nombreuses causes génétiques et environnementales Complexe polymicrogyries – Schizencéphalies Aucune schizencéphalie sans polymicrogyrie Polymicrogyries : MDC suite à une anomalie ou agression de la fin de la période de migration et de la phase précoce de l’organisation corticale Formes particulières : péri-sylviennes bilatérales Infection à CMV Problèmes vasculaires de la Nombreuses causes génétiques et environnementales

Ulégyrie

DEVELOPPEMENT FOSSE POSTERIEURE 5 Semaines : Courbure pontique + cervelet primordial: bande de tissu Recouvre progressivement la fosse rhomboïde : toit du V4 Lobe antérieur vermis/lobe postérieur/H. cérébelleux 10 semaines : principales fissures vermiennes 25 semaines : disposition définitive de la fosse postérieure 30 semaines : myelinisation pédoncules et SB cervelet cortex définitif constitué vers 1ère année de vie

DEVELOPPEMENT FOSSE POSTERIEURE IRM : analyse morphologie méthodique Vermis : forme, volume, déplacement, lobules & fissures, plan sagittal Hémisphère : volume, symétrie, forme, tissus, plan frontal, lobules et fissures correspondants Signal : SB – SG et noyaux dentelés

Malformations fosse postérieure complexe Dandy Walker Hémisphères cérébelleux incomplètement formés >>>Vermis partiellement agénésique Toile choroïdienne non perforée >> Hydrocéphalie sus jacente >>>>Malformation Dandy Walker Toile choroïdienne perforée >>Absence d’hydrocéphalie >>>>Malformation Dandy Walker variant Toile choroïdienne mal ouverte + cervelet normal >>Poche sus et rétro-cérébelleux: Poche de Blake

Malformations fosse postérieure complexe Dandy Walker Malformations kystiques : historiquement les plus connues ne résument pas la pathologie malformative Malformation de DW : Élargissement de la fosse postérieure Déplacement vers le haut des sinus latéraux, de la tente et du torcular Dilatation kystique du V4 Hypoplasie ou agénésie vermienne +/-compléte Diagnostic prénatal facile +++ explique la  de la fréquence L'IRM permet d'authentifier ce reliquat vermien, d'apprécier sa rotation sous la poussée du V4 dilaté, d'étudier le retentissement de cette dilatation sur le tronc cérébral et la perméabilité de l'aqueduc de Sylvius

DW variant : Méga grande citerne : Agénésie partielle ou hypoplasie Dilatation kystique du V4 Absence d’élargissement de la fosse postérieure Élément important +++. Nature des malformations cérébelleuses et des anomalies sus tentorielles associées. Méga grande citerne : Fosse postérieure élargie, liquidienne Normalité du vermis / HC / pont Diagnostic différentiel : KA rétro ou sous cérébelleux mais peu d’implications pronostiques ou pratiques

MALFORMATIONS DE LA FOSSE POSTERIEURE Agénésie vermienne partielle sans poche liquidienne Signes caractéristiques en IRM : Lobe postérieur absent Lobe antérieur petit et dysplasique Fissures vermiennes mal identifiables HC anormalement accolées en frontal Pédoncules cérébelleux  étirés « signe molaire » V4 déformé / absence de vermis inférieur – globuleux, bord postérieur bi concave « signe ombrelle »

Rhombencephalo-synapsis Malformation rare Fusion des HC et absence de vermis Signes associées : Fusion noyaux dentelés, pédoncules cérébelleux, thalamus Absence de septum pellucidum Anomalies du système limbique Hydrocéphalie Diagnostic prénatal possible Autres malformations non kystiques Dysplasies : Diffuses avec souvent atteinte sus tentorielle : Walker-Warburg ou lissencephalie type 2 Infection à CMV (tropisme du CMV pour les cellules en prolifération) Focales : Hétérotopis, dysplasie focale, anomalie de la foliation Lhermite-Duclos Some authors estimate that the malformation results from a primary failure of vermian differentiation and not from a maldevelopment of the vermis and therefore it could be undivided hemispheres instead of fused ones [3, 8, 9]. The pathogenesis is related to a maldevelopment of the rhombencephalon in the early development of cerebellum between 4 and 6 weeks of gestation [3, 4, 5, 9]. Associated supratentorial abnormalities coincide with this period [3]. This malformation is mostly characterised by agenesis or poor differentiation of the vermis of which the anterior (rostral) portion is the most severely affected, while the posterior (caudal) vermis is better formed, usually with a well-developed flocculonodulus.

Hypertrophie anarchique des folia cérébelleuses Extension vers le haut à travers le foramen tentoriel Zones linéaires de substance blanche normale. Maladie deLhermitte-Duclos.

Importance des acquisitions volumiques : CONCLUSION IRM offre la meilleure cartographie lésionnelle qui précisera la séquence malformative de façon la plus adéquate >>>> Conséquences sur le pronostic et le conseil génétique IRM fœtale prend de plus en plus de place pour affiner un diagnostic ou une suspicion échographique Séquences T1, en IR ou en acquisitions 3D les plus informatives sur le système commissural et les malformations du développement cortical. Importance des acquisitions volumiques : Reconstructions multi-planaires Finesse des détails morphologiques