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Explorer un paradoxe apparent : une carte pionnière révèle des voies de traitement des troubles neurologiques

SciTechDaily

Les chercheurs ont cartographié les circuits dysfonctionnels du cerveau liés à la maladie de Parkinson, à la dystonie, au TOC et au syndrome de Tourette, découvrant ainsi des zones ciblées pour des traitements efficaces de stimulation cérébrale profonde (DBS). Cette percée améliore non seulement la précision du DBS, mais ouvre également des possibilités pour les méthodes de neuromodulation non invasives. Crédit : Issues.fr.com

Les chercheurs utilisent la stimulation cérébrale profonde pour localiser les voies neuronales perturbées.

Lorsque certaines connexions cérébrales fonctionnent mal, des pathologies telles que la maladie de Parkinson, la dystonie, le trouble obsessionnel-compulsif (TOC) et le syndrome de Tourette peuvent apparaître. La stimulation directe de régions spécifiques du cerveau peut aider à réduire les symptômes de ces troubles.

Pour identifier les zones cibles thérapeutiques exactes du cerveau, une équipe dirigée par des chercheurs de la Charité – Universitätsmedizin et du Brigham and Women's Hospital a analysé les données de patients du monde entier ayant subi l'implantation de minuscules électrodes pour stimuler le cerveau. Le résultat est une carte unique des réseaux cérébraux perturbés qui a été publiée dans Neurosciences naturelles.

Les troubles neurologiques et neuropsychiatriques se manifestent par un large spectre de symptômes différents, allant des troubles de l'humeur et du traitement de l'information aux déficits moteurs. Mais ils ont une chose en commun : ils sont tous attribuables à des connexions défectueuses entre des régions spécifiques du cerveau. En termes simplifiés, lorsque les circuits cérébraux deviennent dysfonctionnels, ils peuvent agir comme un frein aux fonctions cérébrales que le circuit assure habituellement.

La stimulation cérébrale profonde (DBS) cible ces types de circuits défectueux et peut contribuer à soulager les symptômes dans divers domaines. Dans cette approche neurochirurgicale, de petites électrodes sont implantées dans des zones cérébrales cibles précisément définies. Les électrodes émettent alors de manière chronique de faibles impulsions électriques vers les tissus environnants. Les effets de la stimulation se propagent le long des voies neuronales vers des zones plus éloignées du cerveau pour déployer tout leur impact. Mais la stimulation ne réussit pas toujours. Même de petites différences dans le placement des électrodes peuvent affaiblir les effets du traitement.

Quels circuits cérébraux spécifiques doivent être stimulés pour obtenir des résultats optimaux lors du traitement d'une gamme de symptômes, telle était la question d'une équipe internationale dirigée par les neuroscientifiques Prof. Andreas Horn et Dr. Ningfei Li de la Charité et du Brigham and Women's Hospital. « Notre objectif était de mieux comprendre où dans le cerveau des 'freins' possibles peuvent être libérés par la neuromodulation pour normaliser les symptômes de la maladie de Parkinson, par exemple », explique Ningfei Li.

Explorer un apparent paradoxe

Les travaux des chercheurs abordent un paradoxe apparent connu depuis longtemps dans ce domaine. Une zone spécifique des noyaux gris centraux appelée noyau sous-thalamique est considérée comme une cible efficace pour le DBS pour traiter les symptômes de la maladie de Parkinson et de la dystonie, qui font tous deux partie du spectre des troubles du mouvement. Récemment, la même région du cerveau a également été identifiée comme une cible efficace pour traiter les troubles neuropsychiatriques tels que les TOC et les tics.

Cela a soulevé la question de savoir comment un si petit noyau, long d’environ un centimètre seulement, pouvait constituer une cible efficace pour les symptômes de dysfonctionnements cérébraux aussi différents. Pour étudier cette question, l'équipe a analysé les données de 534 électrodes DBS implantées chez 261 patients à travers le monde. De cette cohorte, 70 patients ont reçu un diagnostic de dystonie, 127 de la maladie de Parkinson, 50 de TOC et 14 du syndrome de Tourette. À l’aide d’un logiciel développé par l’équipe, les chercheurs ont reconstitué l’emplacement précis de chaque électrode. Des simulations informatiques ont ensuite été utilisées pour cartographier les voies neuronales activées chez les patients présentant des résultats de traitement optimaux ou sous-optimaux.

Circuits cérébraux affectés dans la maladie de Parkinson, la dystonie, le syndrome de Tourette et le trouble obsessionnel compulsif

Circuits cérébraux affectés dans la maladie de Parkinson (vert), la dystonie (jaune), le syndrome de Tourette (bleu) et le trouble obsessionnel-compulsif (rouge). Encadré : les zones cibles optimales pour la stimulation cérébrale profonde dans les noyaux gris centraux. Crédit : Charité | Barbara Holunder

Grâce à ces résultats, ils ont pu identifier des circuits cérébraux spécifiques devenus dysfonctionnels dans chacun des quatre troubles. Ils étaient associés aux régions pertinentes de la partie frontale du cerveau qui jouent un rôle important dans les fonctions motrices, le contrôle des impulsions et le traitement de l’information. « Les circuits que nous avons identifiés se chevauchaient partiellement, ce qui implique pour nous que les dysfonctionnements reflétés dans les symptômes étudiés ne sont pas totalement indépendants les uns des autres », explique Barbara Hollunder, titulaire d'un doctorat. chercheur au Centre Einstein pour les neurosciences de la Charité et premier auteur de l'étude.

Cela signifie que dans un premier temps, les chercheurs ont réussi à localiser les réseaux exacts dans le cerveau antérieur et le mésencéphale qui sont essentiels au traitement de la maladie de Parkinson, de la dystonie, du trouble obsessionnel-compulsif et du syndrome de Tourette. L’application de cette même approche à des troubles présentant différents symptômes produit progressivement une carte qui indique comment des circuits cérébraux spécifiques sont associés à certains symptômes. « Par analogie avec les termes « connectome », qui décrit une carte complète de toutes les connexions neuronales existant dans le cerveau, et « génome », qui désigne l'ensemble complet des informations génétiques trouvées dans un organisme, nous avons inventé le terme humain. 'dysfonctionnement.' Un jour, nous espérons que le dysfonctionnement décrira l’intégralité des circuits cérébraux qui peuvent généralement devenir dysfonctionnels à la suite de troubles du réseau », explique Hollunder.

Premier succès du traitement au cours de l'étude

Les découvertes des chercheurs ont déjà profité aux premiers patients. Un réglage fin et un placement précis des électrodes ont permis, par exemple, d'atténuer les symptômes d'un TOC sévère et résistant au traitement. « Nous prévoyons d’affiner cette technique et de nous concentrer encore plus précisément sur les circuits cérébraux dysfonctionnels pour des symptômes spécifiques. Par exemple, nous pourrions isoler les circuits impliqués dans les obsessions ou les compulsions dans les TOC, ou d’autres symptômes comorbides couramment rencontrés chez ces patients, comme la dépression et les troubles anxieux, afin d’individualiser davantage le traitement », explique Ningfei Li, regardant vers l’avenir.

Les chercheurs pensent également que plusieurs régions du cerveau pourraient être responsables de l’amélioration d’un symptôme donné. Ils soupçonnent que les réseaux neuronaux transmettent eux-mêmes les effets thérapeutiques, qui peuvent être modulés à partir de différents points du cerveau. Cela signifie que l'étude fournit non seulement des informations précieuses pour un traitement neurochirurgical ciblé, mais peut également inspirer des approches de neuromodulation non invasive telles que la stimulation magnétique transcrânienne (TMS), dans laquelle des champs magnétiques sont utilisés pour stimuler certaines zones du cerveau depuis l'extérieur du cerveau, sans avoir recours à une intervention chirurgicale.

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