Une méthode douce pour percer les mystères du cerveau profond
Publié par Adrien le 28/02/2019 à 08:00
Source: Université de Genève
Des chercheurs de l'UNIGE ont pu prouver que l'électroencéphalogramme permettait d'étudier avec précision l'activité des zones profondes du cerveau. La voie vers la compréhension de leur fonctionnement et de traitements idoines est ouverte.


L'électroencéphalogramme enregistre d'une façon non-invasive l'activité électrique du 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 motricité volontaire, et constitue...) grâce à 256 électrodes placés sur le cuir chevelu (Le cuir chevelu (en anglais scalp) désigne la partie de la peau du crâne qui développe une pilosité de type chevelure.). A l'aide d'algorithmes mathématiques (Les mathématiques constituent un domaine de connaissances abstraites construites à l'aide de raisonnements logiques sur des concepts tels que les nombres, les...) combinés à l'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...) anatomique, on arrive à voir ce qui se passe au plus profond de notre cerveau, sans que l'on ait besoin (Les besoins se situent au niveau de l'interaction entre l'individu et l'environnement. Il est souvent fait un classement des besoins humains en trois grandes...) d'y entrer directement. © UNIGE

Les zones sous-corticales du cerveau, situées dans sa partie la plus profonde, sont encore un mystère. Les scientifiques connaissent leur rôle crucial dans l'activité motrice, émotionnelle et associative, tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) en ignorant leur fonctionnement. Plusieurs maladies graves y sont directement associées, comme Parkinson, le syndrome (Un syndrome est un ensemble de signes cliniques et de symptômes qu'un patient est susceptible de présenter lors de certaines maladies, ou...) de Gilles de la Tourette ou les troubles obsessionnels compulsifs (TOC). Aujourd'hui, les traitements existants pour réguler et mesurer l'activité des zones sous-corticales sont très invasifs et fonctionnent parfois sans que l'on sache vraiment comment. Des chercheurs de l'Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission (études supérieures). Aux États-Unis, au moment...) de Genève (UNIGE) et de l'Université de Cologne (Allemagne) se sont alors demandés si une méthode externe non invasive, l'électroencéphalogramme (EEG), couplée à des algorithmes mathématiques, permettrait de mesurer cette activité cérébrale de l'extérieur. Pour la première fois, ils ont prouvé que cette technique d'approche est aussi efficace que l'implantation (Le mot implantation peut avoir plusieurs significations :) d'électrodes dans le cerveau. Ces résultats, à lire dans la revue Nature Communications, ouvrent la voie à de nouvelles applications cliniques de précision.

Les zones sous-corticales du cerveau, situées dans sa partie la plus profonde, sont très difficiles à étudier et à approcher. Aujourd'hui, on sait que ces zones, constituées notamment du thalamus et du nucleus accumbens, communiquent entre elles et avec le cortex (En biologie, le cortex (mot latin signifiant écorce) désigne la couche superficielle ou périphérique d'un tissu organique.) pour contrôler l'activation (Activation peut faire référence à :) motrice, émotionnelle et associative (la pensée supérieure), via des oscillations électriques. "Un dysfonctionnement de cette communication (La communication concerne aussi bien l'homme (communication intra-psychique, interpersonnelle, groupale...) que l'animal (communication intra- ou inter- espèces) ou la machine (télécommunications,...) provoque chez l'homme (Un homme est un individu de sexe masculin adulte de l'espèce appelée Homme moderne (Homo sapiens) ou plus simplement « Homme »....) de très graves maladies, comme le syndrome de Gilles de la Tourette et des TOC qui débutent en général à l'adolescence, lorsque le cerveau termine son développement, ou encore la maladie de Parkinson (La maladie de Parkinson est une maladie neurologique chronique affectant le système nerveux central responsable de troubles essentiellement moteurs...)", explique Christoph Michel, professeur au Département des 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...) fondamentales de la Faculté de médecine (La médecine (du latin medicus, « qui guérit ») est la science et la pratique (l'art) étudiant l'organisation du corps humain (anatomie), son...) de l'UNIGE.

Très invasifs, les traitements actuels contre ces maladies sont basés sur la stimulation (Une stimulation est un événement physique ou chimique qui active une ou plusieurs cellules réceptrices de l'organisme. La cellule traduit la stimulation par un potentiel...) cérébrale profonde, soit l'implantation d'électrodes au coeur du cerveau, stimulés électriquement par un stimulateur externe. "Cette technique a fait ses preuves pour Parkinson, mais elle ne fonctionne malheureusement pas aussi bien pour les TOC et le syndrome de Gilles de la Tourette", déplore Martin Seeber, chercheur (Un chercheur (fem. chercheuse) désigne une personne dont le métier consiste à faire de la recherche. Il est difficile de bien cerner le métier de chercheur...) au Département des neurosciences fondamentales de la Faculté de médecine de l'UNIGE et premier auteur de l'étude.

Un outil d'analyse non invasif fait ses preuves

Pour améliorer les traitements existants, il devient impératif de comprendre le fonctionnement de ces zones sous-corticales et leur mode de communication. Toutefois, ces maladies ne concernent que l'homme et ne peuvent être étudiées que sur des patients humains. L'implantation d'électrodes étant très invasive, il faut donc trouver une nouvelle méthode qui permettrait d'augmenter le nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) de sujets étudiés. "Nous avons naturellement pensé à l'électroencéphalogramme (EEG), qui enregistre l'activité électrique du cerveau grâce à 256 électrodes placés sur le scalp", continue Christoph Michel. Mais est-il réellement possible de mesurer l'activité cérébrale profonde depuis l'extérieur du crâne (Le crâne est une structure osseuse ou cartilagineuse de la tête, caractéristique des crâniates (dont font partie les...) ?

Grâce à leur collaboration avec l'équipe de la professeure Veerle Visser-Vanderwalle, neurochirurgienne à l'Université de Cologne, les chercheurs de l'UNIGE ont pu mesurer et enregistrer l'activité électrique des zones sous-corticales de quatre patients atteints de TOC ou du syndrome de de Gilles de la Tourette, chez qui on a implanté des électrodes. En parallèle, ils ont muni ces mêmes patients d'un EEG et ont mesuré l'activité de ces mêmes zones depuis la surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière physique, et est souvent...). "Grâce aux algorithmes mathématiques que nous avons développés, nous savons comment interpréter exactement les 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.) fournies par l'EEG et dire d'où provient l'activité cérébrale", détaille Martin Seeber. Verdict: les résultats sont parfaitement corrélés. "En arrivant aux mêmes résultats que ceux apportés par les implants, nous avons enfin prouvé que l'EEG de surface permet de voir ce qui se passe au plus profond de notre cerveau, sans que l'on ait besoin d'y entrer directement !", se réjouit Christoph Michel.

La voie vers de nouveaux traitements de précision est ouverte

"Maintenant que l'on sait que l'EEG permet une étude de précision des zones sous-corticales, on cherche à comprendre comment celles-ci communiquent entre elles et avec le cortex, dans l'idée de trouver les causes des maladies comme le syndrome de Gilles de la Tourette et les TOC", continue Martin Seeber. Les scientifiques souhaitent également utiliser cette méthode pour améliorer les traitements actuels, fondés sur la resynchronisation des neurones via un très léger choc (Dès que deux entitées interagissent de manière violente, on dit qu'il y a choc, que ce soit de civilisation ou de particules de hautes énergies.) électrique, et les appliquer à d'autres maladies comme l'obésité (L'obésité est l'état d'une personne, ou d'un animal, souffrant d'une hypertrophie de la masse adipeuse, qui se traduit par un excès de...), l'addiction (La dépendance est, au sens phénoménologique, une conduite qui repose sur une envie répétée et irrépressible, en dépit de la motivation et des efforts du sujet pour s'y soustraire. Le sujet se livre...) ou Alzheimer. "Enfin, nous espérons qu'à terme, nous pourrons stimuler les zones profondes du cerveau depuis la surface, grâce à un traitement électromagnétique, et nous passer (Le genre Passer a été créé par le zoologiste français Mathurin Jacques Brisson (1723-1806) en 1760.) définitivement des implants d'électrodes dans le cerveau !", s'enthousiasme Christoph Michel.
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