Les oscillations à haute fréquence pourraient aider à soigner les crises d’épilepsie
L’épilepsie est un trouble neurologique permanent causé par des pics soudains d’activité électrique anormale du cerveau et caractérisé par des pertes de conscience momentanées récurrentes, des secousses musculaires ou des crises prolongées. C’est l’une des affections neurologiques les plus courantes. Bien que les médicaments antiépileptiques puissent empêcher certaines crises, l’activité épileptique sous-jacente peut encore causer des dommages, altérant la mémoire chez les adultes ou le développement cognitif chez les enfants. Les médicaments ont également des effets secondaires et certains patients continuent à avoir des crises malgré leur prise. «La chirurgie de l’épilepsie offre un véritable remède, si le tissu cérébral épileptique peut être clairement identifié, permettant ainsi à la chirurgie de le retirer efficacement dans son intégralité», explique Maeike Zijlmans(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre), coordinatrice du projet Epilepsy_Core financé par l’UE. Le projet a contribué à améliorer les résultats chirurgicaux en localisant précisément le cerveau épileptique grâce à l’activité électrique détectable pendant l’intervention. «Nous avons perfectionné l’utilisation de la méthode relativement ancienne de l’électrocorticographie peropératoire, en améliorant à la fois l’enregistrement et l’analyse de l’activité électrique du cerveau», explique Maeike Zijlmans, du Centre médical universitaire d’Utrecht(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) (UMC Utrecht), hôte du projet.
Exploiter les informations contenues dans les signaux électriques du cerveau
L’inspiration pour Epilepsy_Core, financé par le Conseil européen de la recherche(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre), est venue du développement d’un moyen d’exploiter les signaux électriques du cerveau pour obtenir des informations sur la source de l’activité épileptique. «Alors que l’électroencéphalographie(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) permet d’enregistrer l’activité cérébrale à partir du cuir chevelu, les signaux électriques peuvent également être enregistrés directement à partir du cerveau. Bien que cela puisse être fait pendant les crises, il est difficile de délimiter les tissus malades. La détection pendant l’opération pourrait directement guider le neurochirurgien», note Maeike Zijlmans. Cependant, réagir chirurgicalement à des crises imprévisibles et soudaines n’est clairement pas une stratégie viable. L’équipe a donc tiré parti d’une découverte majeure. Entre les crises, des décharges épileptiformes dites «interictales», liées à la localisation du tissu épileptique, sont détectables. Bien que ces décharges se produisent au-delà du tissu épileptique, la science a découvert que lorsque les fréquences des EEG invasifs sont supérieures à 80 Hz (voire 250 Hz(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) – plus élevées que la normale – ces signaux aident à localiser la zone épileptique). Cependant, les amplitudes(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) des oscillations à haute fréquence sont faibles et se produisent de manière aléatoire. L’équipe Epilepsy_Core a donc dû améliorer ses méthodes d’enregistrement et d’analyse. «L’activité cérébrale épileptique se produisant dans de minuscules zones, elle passe facilement inaperçue lorsqu’elle est enregistrée à l’aide de grilles d’électrodes typiques à faible densité, avec des électrodes espacées d’un centimètre. Nous avons donc testé des grilles d’électrodes à haute densité avec quatre fois plus d’électrodes, ce qui nous a permis de capter environ 25 % d’informations à haute fréquence en plus», explique Maeike Zijlmans. Des grilles d’électrodes flexibles ont été conçues pour enregistrer dans les espaces chirurgicaux étroits du cerveau, notamment pour vérifier si tous les tissus épileptiques ont été enlevés. «De manière encourageante, nous avons également découvert que la stimulation électrique pouvait effectivement évoquer des oscillations à haute fréquence, évitant ainsi d’avoir à attendre qu’elles se produisent naturellement. Cependant, la mise en œuvre peropératoire directe sera difficile», ajoute Maeike Zijlmans.
Se rapprocher d’un traitement chirurgical de l’épilepsie
Pour se rapprocher d’un traitement chirurgical, l’équipe a examiné une série de caractéristiques de signaux qui ont donné lieu à d’autres découvertes prometteuses. Par exemple, l’entropie spectrale de la bande haute fréquence (imprévisibilité aux fréquences plus élevées) est facile à calculer, et des variations élevées de l’entropie spectrale indiquent une activité épileptique. L’utilisation de l’apprentissage automatique pour analyser les caractéristiques du signal électrocorticographique permet de confirmer que les personnes ne subiront pas de crises après l’intervention chirurgicale. «Nos recherches contribuent également à enrichir les connaissances générales sur l’épilepsie, par exemple en révélant davantage comment l’activité épileptique a un impact négatif sur les fonctions cognitives, indépendamment des crises, et en établissant un lien clair entre l’activité épileptique et les marqueurs inflammatoires dans les tissus sous-jacents », ajoute Maeike Zijlmans. Pour se rapprocher d’un produit clinique, l’équipe étudiera davantage les signaux à l’aide de techniques d’apprentissage automatique plus avancées, tout en continuant à développer les grilles d’électrodes flexibles et les méthodes de stimulation.
