Effets des stimulations électriques intracérébrales intracrâniennes sur la dynamique neuronale enregistrée par des microélectrodes avec tétrodes chez les patients épileptiques – DYNEUMICS

Les stimulations électriques intracérébrales (SEC) sont utilisées pendant la sétéroélectroencéphalographie (SEEG) pour délimiter la zone épileptogène dans l'épilepsie pharmacorésistante, en déclenchant des crises et d'autres effets électrophysiologiques et pour réaliser une cartographie fonctionnelle, avant une chirurgie qui pourrait guérir les patients. Mais les protocoles de SEC actuels sont empiriques et limités (seules 2 fréquences sont utilisées, 1 Hz et 50 Hz, quelle que soit la zone cérébrale stimulée), avec un faible rendement d'effets cliniquement pertinents. De plus, l'impact direct des SEC sur l'activité neuronale, les potentiels de champ locaux (ou local field potentials, LFP) ou les réseaux plus étendus a rarement été exploré. Ceci ne se limite pas à l'épilepsie, mais à tous les domaines où les SEC sont utilisées (par exemple dans la maladie de Parkinson ou certaines maladies psychiatriques). Comment les SEC modulent l'activité neuronale et l'impact des paramètres électriques restent une énigme. Étant donné qu'enregistrer l'activité cérébrale à de multiples échelles sur plusieurs jours et stimuler simultanément ne sont possibles dans aucun autre contexte pathologique, les SEC pendant la SEEG dans l'épilepsie pharmacorésistante peuvent être considérées comme un modèle pour explorer les effets de la SEC en général.

Le projet DYNEUMICS a pour objectif principal d'aider les cliniciens à déterminer des paramètres électriques optimaux pour l’induction d’effets reproductibles et obtenir un meilleur rendement des séances de SEC : plus d'effets cliniques, plus de crises déclenchées, une diminution de la durée de la SEEG, plus d'informations médicales pertinentes pour la décision chirurgicale, une plus grande efficacité de la phase diagnostique et plus de confort pour le patient.

Pour y parvenir :
- (1) Nous avons conçu un nouveau protocole de SEC enrichi reposant sur des fréquences physiologiques de stimulation spécifiquement adaptées à chaque localisation cérébrale, dans les bandes thêta, alpha et bêta qui prédominent dans certaines régions cérébrales. Nous faisons l’hypothèse que cela augmentera le pourcentage de SEC efficaces, par rapport aux SEC classiques. Nous contrasterons donc les nouvelles fréquences (SEC Dyneumics) aux fréquences standards (SEC Standards à 1 & 50 Hz indépendamment de la localisation cérébrale). Nous collecterons et comparerons les effets cliniques et sur l'EEG intracrânien des SEC Standards et SEC Dyneumics.
- (2) Nous effectuerons des analyses multi-échelles de l'activité cérébrale pour comprendre la cascade complète de modulation induites par ces SEC, de l'activité d'un seul neurone (neurone unitaire) aux réseaux à grande échelle. Ces analyses seront réalisées à l'aide d'une nouvelle électrode intracrânienne hybride combinant plusieurs tétrodes (groupes de 4 microélectrodes) et des macrocontacts. Les microélectrodes sont plus efficaces pour isoler l'activité d'un seul neurone et les LFP à l'échelle du micromètre. Les macrocontacts quant à eux permettent de mesurer les LFP à l'échelle du millimètre à plus de 120 emplacements par patient simultanément (réseaux neuronaux à grande échelle). Nous sommes le premier centre au monde à avoir développé une expertise avec cette électrode. Nous émettons de plus l'hypothèse que les SEC les plus pertinentes (= conduisant à plus d'effets cliniques et sur l'EEG intracrânien) seront celles qui induisent des changements significatifs de la dynamique neuronale.

Grâce à DYNEUMICS, nous pourrons proposer un panel des paramètres optimaux des SEC (couple fréquence + localisation cérébrale) aux cliniciens. Nous devrions aussi aboutir à une meilleure compréhension des effets neuronaux locaux et à grande échelle des SEC, également applicables à d’autre domaine que l'épilepsie, comme les SEC thérapeutiques réalisées dans différentes pathologies cérébrales.