Troubles du mouvement dans la maladie de Parkinson : le rôle des déficits somatosensoriels et des anomalies cérébelleuses – SENCE

Les déficits des fonctions motrices dans la maladie de Parkinson (MP) ont généralement été attribués au dysfonctionnement de la sortie des ganglions de base (BG) vers le système moteur. Cependant, la nature des troubles moteurs dus à la déplétion dopaminergique est encore débattue. Par ailleurs, le contrôle efficace du mouvement repose sur l'intégration optimale des signaux sensoriels périphériques et des prédictions des conséquences sensorielles du mouvement, supposées être générées par des modèles internes dans le cervelet. Il a été démontré que les patients atteints de la MP souffrent de déficits somatosensoriels, et des anomalies anatomiques et fonctionnelles cérébelleuses sont observées.
Chez des patients atteints de la MP, nous étudierons les correlats comportementaux et électrophysiologiques des anomalies somatosensorielles et cérébelleuses, ainsi que les effets de la médication dopaminergique et de la stimulation cérébrale profonde (SCP) sur ceux-ci. Notre projet s'appuie sur trois résultats majeurs : 1) la dopamine agit directement sur les entrées somatosensorielles du striatum, ce qui pourrait expliquer l'augmentation du bruit somatosensoriel ; 2) il existe des connexions bidirectionnelles entre les BG et le cervelet, par lesquelles la dérégulation des BG pourrait influencer les fonctions prédictives du cervelet ; 3) le poids attribué aux informations sensorielles est influencé par le niveau de dopamine, ce qui implique que l’intégration optimale des entrées sensorielles et des prédictions sensorielles pourrait être compromise dans la MP.
Par ailleurs, une synchronisation exagérée des oscillations bêta au sein des BG est reconnue comme une signature de la MP. La médication dopaminergique et la SCP aident à normaliser l'activité bêta, ce qui corrèle avec l'amélioration des fonctions motrices. En accord avec l'idée qu'une sortie déficiente des BG vers le système moteur est la cause principale des troubles moteurs, ces effets de régulation ont généralement été considérés en relation avec les signaux moteurs efférents et examinés au sein des boucles BG-cortex moteur. Cependant, nos travaux antérieurs menés chez des adultes sains ont démontré que les rôles fonctionnels des oscillations bêta dans le contrôle du mouvement s'étendent bien au-delà des fonctions classiquement attribuées au réseau BG-cortex moteur.
Nous analyserons les dérégulations oscillatoires ainsi que les effets de la médication dopaminergique et de la SCP en rapport avec le traitement des signaux somatosensoriels afférents et au sein des circuits BG-cortex-cervelet. Notre projet combine des techniques de pointe d'enregistrement et de stimulation, d'analyse de données et de modélisation. Nous exploiterons des paradigmes expérimentaux, impliquant un dispositif robotisé, combinant psychophysique et électrophysiologie corticale et sous-corticale pour caractériser les déficits du contrôle du mouvement et somatosensoriels. Nous examinerons essai-par-essai la relation entre l'activité bêta et le comportement au moyen d'une nouvelle approche basée sur l'analyse des brèves bouffées d'oscillations sous-tendant l'activité bêta (beta burst). Nous recueillerons un ensemble multimodal de données de neuro-imagerie (IRM anatomique, de diffusion, fonctionnelle et FDG-PET), et fusionnerons les informations structurelles et fonctionnelles pour identifier de manière robuste les anomalies dans le réseau somatosensoriel et le cervelet. Finalement, nous contrasterons l’impact de différents protocoles de SCP : la SCP conventionnelle, en boucle ouverte, et la SCP adaptative, en boucle fermée, dans laquelle la stimulation est déclenchée par la détection en ligne des bouffées bêta dans les potentiels de champs locaux du noyau subthalamique. Les effets de la stimulation sur l'activité bêta et la dynamique neuronale seront simulés par une approche computationnelle qui permettra de tester et d'optimiser in silico les schémas de stimulation pour une désynchronisation plus efficace.