Exploration non-invasive de la microstructure du cervelet par résonance magnétique // Non-invasively exploring the cerebellum microstructure with magnetic resonance

Pour mieux diagnostiquer et suivre l’évolution des maladies du cerveau, il est nécessaire de développer des “biopsies non-invasives”, afin d’accéder à l’état des types cellulaires constituant le tissu cérébral et sa composition, sans ouvrir la boîte crânienne. Les efforts de recherche en imagerie par résonance magnétique (IRM) visent à relever ce défi, mais ils manquent souvent de spécificité cellulaire à cause de la nature ubiquitaire de l’eau. La spectroscopie par résonance magnétique pondérée en diffusion (dMRS) mesure, dans une région donnée, la diffusion de molécules intracellulaires et partiellement spécifiques. Elle dessine une base solide pour accéder aux différents types cellulaires de manière non-invasive. Parmi les questions d’intérêt, séparer les contributions au signal des différents neurones du cervelet contribuerait à suivre et comprendre les troubles ataxiques et neurodéveloppementaux. Le cervelet ne représente que 10% du volume du cerveau, mais contient plus de la moitié de ses neurones, dont notamment les cellules de Purkinje, grandes et très complexes, et les cellules granulaires, petites et rondes, ayant des fonctions et un métabolisme très différents. Le projet de thèse a pour objectif de dissocier la contribution au signal de ces cellules grâce à des stratégies complémentaires: une approche classique de la dMRS augmentée d’une approche quantique, tout en confrontant ces développements à l’état de l’art des méthodes de l’IRM de la microstructure.

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To better diagnose and monitor brain diseases, we need “non-invasive biopsies” to access the tissue cell-type composition and state without opening the skull. Magnetic resonance imaging (MRI) research efforts attempt to tackle the challenge but often lack cellular specificity because of the ubiquitous nature of water. Diffusion-weighted magnetic resonance imaging (dMRS) measures diffusion of intracellular and partly cell specific molecules in a region of interest, and forms a solid basis for resolving cell-types non-invasively. Among challenges, resolving signal contributions from the different cerebellar neurons could help monitor and understand neurodevelopmental and ataxic disorders. The cerebellum is a brain region representing 10% of the brain volume but containing more than half of the brain neurons, with the very large and complex Purkinje cells and the very small and round granule cells, both having very different functions and metabolism. The PhD project aims to disentangle these cells with complementary strategies: a classical dMRS approach and a quantum dMRS approach confronted to the state-of-the-art microstructure MRI methods.

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Pôle fr : Direction de la Recherche Fondamentale
Département : Institut de biologie François JACOB
Service : MIRCEN
Date de début souhaitée : 01-10-2026
Ecole doctorale : Physique et Ingénierie: électrons, photons et sciences du vivant (EOBE)
Directeur de thèse : Valette Julien
Organisme : CEA
Laboratoire : DRF/JACOB//LIRMA

Public/private mixed funding

Pôle fr : Direction de la Recherche Fondamentale
Département : Institut de biologie François JACOB
Service : MIRCEN

Ingénieur / Physique