découvrir-les-secrets-en-douceur
Les zones sous-corticales du cerveau, situées dans ses profondeurs, demeurent un mystère. Les scientifiques sont conscients du rôle critique qu’ils jouent dans les activités motrices, émotionnelles et associatives, mais ne savent pas exactement comment ils fonctionnent.

Découvrir les secrets de maladies via une méthode non invasive

Un certain nombre de maladies graves sont directement liées à ces fonctions, notamment la maladie de Parkinson, le syndrome de la Tourette et les troubles obsessionnels compulsifs (TOC). Les traitements qui existent pour réguler et mesurer l’activité des zones sous-corticales sont très invasifs et fonctionnent parfois sans que nous sachions vraiment comment.
Des chercheurs de l’Université de Genève (UNIGE) en Suisse et de l’Université de Cologne (Allemagne) ont décidé de voir si une méthode non invasive – l’électroencéphalographie (EEG) – pourrait être utilisée conjointement avec des algorithmes mathématiques pour mesurer cette activité cérébrale à l’extérieur.
Ils ont prouvé pour la première fois que cette technique est capable d’enregistrer des signaux généralement vus uniquement en implantant des électrodes dans le cerveau. Les résultats, publiés dans Nature Communications, ouvrent la voie à de nouvelles applications cliniques de précision.
Il est très difficile d’étudier et de s’approcher des zones sous-corticales, situées dans la partie la plus profonde du cerveau. Nous savons que deux structures sont importantes dans ces fonctions; le thalamus et le noyau accumbens, communiquent entre elles et le cortex pour contrôler l’activation motrice, émotionnelle et associative (pensée de niveau supérieur) via des oscillations électriques.
« Un dysfonctionnement de cette communication provoque des maladies très graves chez l’homme, telles que celles de la Tourette et d’OCD, qui commencent généralement à l’adolescence lorsque le développement du cerveau touche à sa fin, ainsi que la maladie de Parkinson », explique Christoph Michel, professeur au département de Neurosciences de base à la faculté de médecine de l’UNIGE.
Les traitements actuels, basés sur la stimulation cérébrale profonde, sont hautement invasifs: ces traitements comportent une implantation d’électrodes au centre du cerveau, stimulées électriquement par un stimulateur externe. « Bien que cette technique ait prouvé son efficacité dans le traitement de la maladie de Parkinson, elle ne fonctionne malheureusement pas aussi bien pour les TOC et le syndrome de la Tourette », déclare Martin Seeber, chercheur au département de neurosciences fondamentales et premier auteur de cette étude.

Enregistrer l’activité électrique du cerveau à l’aide de 256 électrodes

Pour améliorer les traitements existants, il est devenu essentiel de comprendre le fonctionnement et la communication de ces zones sous-corticales. Les maladies mentionnées ci-dessus n’affectent cependant que l’homme et souffrent de l’insuffisance de modèles animaux. L’implantation d’électrodes étant une technique extrêmement invasive, une autre méthode a été préconisée pour augmenter le nombre de sujets pouvant être étudiés.
«Nous avons naturellement pensé à l’EEG, qui enregistre l’activité électrique du cerveau à l’aide de 256 électrodes placées sur le cuir chevelu», poursuit Michel. Mais est-il vraiment possible de mesurer l’activité cérébrale profonde de l’extérieur du crâne?
En collaboration avec une équipe dirigée par le professeur Veerle Visser-Vanderwalle, neurochirurgien de l’Université de Cologne, les chercheurs de l’UNIGE ont pu mesurer et enregistrer l’activité électrique des zones sous-corticales de quatre patients ayant reçu des implants à électrodes. En même temps, ces personnes étaient équipées d’un EEG, les scientifiques ayant mesuré l’activité des mêmes zones depuis la surface.
«Les algorithmes mathématiques que nous avons développés nous ont permis d’interpréter avec précision les données fournies par l’EEG et de déterminer l’origine de l’activité cérébrale», explique Seeber. Quel est le verdict? Les résultats sont parfaitement corrélés. «En obtenant des signaux très similaires à ceux des implants, nous avons finalement prouvé que l’EEG de surface peut être utilisé pour voir ce qui se passe dans la partie la plus profonde du cerveau sans avoir à y entrer directement!», explique le professeur Michel.

La porte est ouverte à de nouveaux traitements de précision

« Maintenant que nous savons que l’EEG peut être utilisé pour analyser les zones sous-corticales », poursuit-il, « nous pouvons essayer de comprendre comment elles communiquent entre elles et avec le cortex dans l’espoir de pouvoir mieux comprendre les causes des maladies », telles que le TOC, ou le syndrome de la Tourette qui touche en France 1 personne sur 100 et au Québec une personne sur 200.
Les scientifiques souhaitent également utiliser cette technique pour améliorer les méthodes de traitement actuelles, sur la base du rééquilibrage des interactions du réseau utilisant un très léger choc électrique. Ils souhaiteraient également les appliquer à d’autres maladies telles que l’obésité, la toxicomanie ou la maladie d’Alzheimer. « Enfin, nous espérons pouvoir, à terme, stimuler les zones cérébrales profondes de la surface par un traitement électromagnétique, en supprimant une fois pour toutes les électrodes dans le cerveau! », conclut le professeur Michel.
Source : University of Geneva
Crédit photo : Pixabay