Rôle fonctionnel des interactions corps-cerveau chez les patients de soins critiques – Brain-Body-ICU

La maladie critique est caractérisée par des défaillances d’organes, un taux de mortalité élevé et des séquelles cognitives et psychologiques à long-terme (appelées syndrome post-réanimation), résultant d’une réponse au stress aigu inadaptée. Le système nerveux autonome (SNA), connectant les organes périphériques et les centres autonomes corticaux et du tronc cérébral, coordonne cette réponse via des effets sur le cœur, les poumons et les systèmes digestif et immunitaire pour rétablir l'homéostasie. Certaines régions du SNA, notamment les centres cardiorespiratoires du tronc cérébral et les structures limbiques, sont particulièrement vulnérables en cas de maladie critique, contribuant possiblement au mauvais pronostic. Ainsi la dysfonction du tronc cérébral, clinique ou selon des potentiels évoqués est un facteur pronostic majeur. De plus, des études en neurosciences cognitives suggèrent que l'activité du SNA est mieux comprise à travers les interactions corps-cerveau plutôt qu’à travers la mesure de l’activité des organes isolés. Nous faisons l'hypothèse que ces interactions corps-cerveau sont centrales dans la physiopathologie de la maladie critique et qu’elle peuvent être quantifiées à partir de signaux électrophysiologiques multi-système, afin de mieux comprendre la trajectoire des patients et de développer des outils pronostiques robustes.

Pour tester cette hypothèse, nous inclurons 150 patients adultes hospitalisés en réanimation pour une maladie critique (avec ou sans agression cérébrale primitive) caractérisée par une défaillance neurologique, cardiaques et respiratoire. Nous recueillerons simultanément des données physiologiques non invasives au lit des patients : EEG haute densité, ECG, débit et pression des voies respiratoires (soit à partir du respirateur artificiel pour les patients sous ventilation mécanique, soit avec une canule nasale pour les patients respirant spontanément). Ces enregistrements seront acquis au repos et après stress thermique par cold pressure test afin de stimuler le SNA. Ces enregistrements seront répétés à trois étapes de la réanimation : la phase aiguë (<72h de l’admission), de récupération (~4-12 jours) et à 3 mois post-réanimation.
En utilisant une analyse du signal quantifiée et des modèles mathématiques avancés, nous développerons des mesures statiques et dynamiques des interactions corps-cerveau (WP1). Pour les interactions cœur-cerveau, nous utiliserons des modèles synthétiques de génération des données entre des indices topographiques de réseaux cérébraux et des indices cardiaques sympathiques et vagaux pour identifier les réseaux neuronaux impliqués dans la réponse au stress lors d’une maladie critique (WP1a). Pour les interactions poumon-cerveau, nous analyserons l’activité EEG associée aux asynchronies patients-ventilateurs et différents niveaux de drive respiratoire, quantifiés automatiquement par l’analyses des courbes de pression/débit des voies aériennes chez les patients ventilés et selon des modèle génératif synthétiques chez les patients non-ventilés (WP1b). Nous caractériserons les profils d’interaction corps-cerveau en fonction du degré d’encéphalopathie clinique et de la réponse inflammatoire systémique et nous suivrons l’évolution de ces profils au cours des trois phases de la réanimation (WP2). Nous évaluerons la performances des marqueurs d’interactions corps-cerveau pour prédire le devenir à court et long terme (notamment la mortalité à 28 jours et les troubles cognitifs à 3 mois) (WP3). Enfin, nous explorerons le rôle de la persistance d’altérations des interactions corps-cerveau en fonction de la présence ou non d’un syndrome post-réanimation à 3 mois (WP4).

Cette approche intégrative, multi-systémique et translationnelle vise à découvrir des biomarqueurs physiopathologiques précis de la réponse au stress pour mieux comprendre et anticiper le pronostic des patients de réanimation, ainsi que la physiopathologie du syndrome post-réanimation.