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Posté par Adrien le Jeudi 16/02/2017 à 00:00
La modélisation cérébrale personnalisée au service de l'épilepsie
La neurochirurgie reste un des espoirs pour guérir les patients souffrant d'épilepsie pharmacorésistante. Son succès dépend principalement de la délimitation de la zone epileptogène, un problème épineux en pratique clinique. Des chercheurs de l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est habituellement une institution de recherche. Par exemple, le Perimeter Institute for Theoretical Physics est un tel institut.) de neurosciences (Les neurosciences correspondent à l'ensemble de toutes les disciplines biologiques et médicales qui étudient tous les aspects, tant normaux que pathologiques, des neurones et du système nerveux.) des systèmes, du Centre de résonance (Lorsqu'on abandonne un système stable préalablement écarté de sa position d'équilibre, il y retourne, généralement à travers des oscillations propres. Celles-ci se produisent à la fréquence propre du...) magnétique biologique et médicale et du département de neurophysiologie (La neurophysiologie est l'étude des fonctions du système nerveux, reposant sur tous les niveaux de description, du niveau moléculaire jusqu'au niveau le plus intégré des réseaux...) clinique de l'Assistance Publique-Hôpitaux de Marseille, ont développé un programme de traitement des données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un événement, etc.) structurelles et d'IRM pour reconstruire le "cerveau (Le cerveau est le principal organe du système nerveux central des animaux. Le cerveau traite les informations en provenance des sens, contrôle de nombreuses fonctions du corps, dont la...) virtuel" des patients épileptiques. Pour la première fois, cette méthode publiée le 14 février 2017 dans la revue Brain, démontre l'importance de la connectivité cérébrale pour prédire la direction de propagation des crises épileptiques en corrélation avec un pronostic chirurgical.


Figure: Organisation d'une crise épileptique dans le temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.) et l'espace. A. Réseau (Un réseau informatique est un ensemble d'équipements reliés entre eux pour échanger des informations. Par analogie avec un filet (un réseau est un « petit rets », c'est-à-dire un petit filet), on appelle nœud (node)...) cérébral avec la zone épileptogène en jaune (Il existe (au minimum) cinq définitions du jaune qui désignent à peu près la même couleur :) et zone de propagation en rouge (La couleur rouge répond à différentes définitions, selon le système chromatique dont on fait usage.). B. Les électrodes EEG stéréotaxiques (SEEG) sont implantées dans le cerveau humain et enregistrent l'activité (Le terme d'activité peut désigner une profession.) cérébrale. Deux crises épileptiques sont représentées comme collectées dans le SEEG. A gauche: propagation d'une crise symptomatique recrutant des régions cérébrales non épileptogéniques. À droite: la crise asymptomatique reste localisée.
© Viktor Jirsa.

L'épilepsie est une affection neurologique caractérisée par une altération fonctionnelle (En mathématiques, le terme fonctionnelle se réfère à certaines fonctions. Initialement, le terme désignait les fonctions qui...) transitoire au sein (Le sein (du latin sinus, « courbure, sinuosité, pli ») ou la poitrine dans son ensemble, constitue la région ventrale supérieure du torse d'un animal, et en particulier celle des mammifères qui...) d'une population de neurones due à une décharge épileptique. En quelques chiffres: 50 Millions de personnes sont touchées par l'épilepsie dans le monde (Le mot monde peut désigner :), ce qui en fait l'une des affections neurologiques les plus fréquentes. En France, 0,6 à 0,7 % de la population est concernée et dans 75 % des cas, la maladie (La maladie est une altération des fonctions ou de la santé d'un organisme vivant, animal ou végétal.) s'est installée avant 18 ans. Dans la plupart des cas, les patients sont traités avec des médicaments antiépileptiques mais 30% des patients sont pharmaco-résistants (PR). Dans ce cas, la chirurgie (La chirurgie est une technique médicale consistant en une intervention physique sur les tissus, notamment par incision et suture. Un médecin...) qui consiste en l'exérèse chirurgicale de la zone épileptogène, se présente comme le seul recours. Cependant, plus de patients pourraient être opérés si l'évaluation pré-opératoire était optimisée afin d'obtenir des taux de réussite plus élevés. Le succès de l'ablation chirurgicale de la zone epileptogène dépend principalement de sa délimitation adéquate, un problème souvent épineux en pratique clinique. À cela s'ajoute notre compréhension parcellaire des mécanismes à l'origine des crises et de leur propagation. Les patients ne sont donc opérés qu'après de nombreuses années d'évolution de leur épilepsie et le pronostic post-chirurgicale reste méconnu pour les cliniciens.

Face à ce constat, de nouveaux moyens pour améliorer les explorations pré-chirugicales sont nécessaires. Cela a donc encouragé les chercheurs à développer une technologie (Le mot technologie possède deux acceptions de fait :) de modélisation cérébrale individuelle permettant de mieux prendre en charge (La charge utile (payload en anglais ; la charge payante) représente ce qui est effectivement transporté par un moyen de transport donné, et qui donne lieu à un paiement ou un bénéfice non pécuniaire pour être transporté.) les personnes atteintes d'épilepsie PR en proposant, grâce à la virtualisation (La virtualisation consiste à faire fonctionner sur un seul ordinateur plusieurs systèmes d'exploitation comme s'ils fonctionnaient sur des ordinateurs distincts. On appelle serveur...), des solutions thérapeutiques individualisées et spécifiques pour chaque patient (Dans le domaine de la médecine, le terme patient désigne couramment une personne recevant une attention médicale ou à qui est prodigué un soin.). Dans le cadre d'un effort de convergence (Le terme de convergence est utilisé dans de nombreux domaines :) entre recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension métonymique, la recherche scientifique désigne également le cadre social,...) clinique, fondamentale (En musique, le mot fondamentale peut renvoyer à plusieurs sens.) et théorique, l'équipe de Viktor Jirsa a élaboré un cerveau virtuel personnalisé de patients épileptiques PR. Ce cerveau s'appuie sur une plateforme informatique (L´informatique - contraction d´information et automatique - est le domaine d'activité scientifique, technique et industriel en rapport avec...) de virtualisation qui intègre des informations issues de différentes modalités d'imagerie (L’imagerie consiste d'abord en la fabrication et le commerce des images physiques qui représentent des êtres ou des choses. La fabrication se faisait jadis soit à la main, soit par impression mécanique ;...) avec les données de connectivité cérébrale à large-échelle (appelé connectome) associées à un modèle mathématique (Un modèle mathématique est une traduction de la réalité pour pouvoir lui appliquer les outils, les techniques et les théories mathématiques, puis...) de masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un corps : l'une quantifie l'inertie du corps (la masse inerte) et...) neuronale reproduisant le décours temporel de l'activité moyenne (La moyenne est une mesure statistique caractérisant les éléments d'un ensemble de quantités : elle exprime la grandeur qu'auraient chacun des membres de l'ensemble s'ils...) critique et intercritique d'une région cérébrale. Il permet de mieux suivre l'activité cérébrale d'un malade, en reproduisant le lieu de départ de ses crises d'épilepsie et leur mode de propagation. Pour les cliniciens, le fait de pouvoir virtualiser complètement (Le complètement ou complètement automatique, ou encore par anglicisme complétion ou autocomplétion, est une fonctionnalité...) le cerveau d'un patient est une véritable révolution en apportant une véritable valeur de prédiction de la localisation des zones epileptogènes (ZE) et de leurs propagations qui autorise un pronostic personnalisé avant l'exérèse chirurgicale. Elle permet de poser différentes hypothèses pré-opératoires avec l'objectif d'être le plus précis et le moins invasif possible.

A l'image de ce que la bioinformatique a apporté en termes d'avancées majeures en cardiologie (La cardiologie est la spécialité médicale qui étudie le cœur et ses maladies. Le médecin qui s’en occupe s’appelle le cardiologue. Par extension, il s’intéresse également...) et en oncologie au cours des trois dernières décennies, ces travaux permettent d'accélérer ce type de développement en Neurologie (La neurologie est la discipline médicale clinique qui étudie l'ensemble des maladies du système nerveux, et en particulier du cerveau. Cette spécialité...) et établissent les bases scientifiques, techniques et cliniques d'une médecine (La médecine (du latin medicus, « qui guérit ») est la science et la pratique (l'art) étudiant l'organisation du corps humain (anatomie), son fonctionnement normal (physiologie), et...) personnalisée dans le domaine des désordres neurologiques.

Ces travaux impliquent des chercheurs de l'Institut de neurosciences des systèmes (Inserm/AMU), du Centre de résonance magnétique biologique et médicale (CNRS/AMU/AP-HM), du département de neurophysiologie clinique de l'AP-HM. Ils ont été réalisés au sein de la Fédération hospitalo-universitaire Epinext (www.epinext.org).

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Source: CNRS-INSB