Prédire les crises d'épilepsie plusieurs jours à l'avance

Publié par Adrien le 05/01/2021 à 09:00
Source: Université de Genève
L'imprédictibilité des crises d'épilepsie handicape sévèrement les patients et patientes. Des scientifiques ont mis au point une technique capable de prédire les périodes de crise un à plusieurs jours à l'avance.

À l'image des perturbations météorologiques, plusieurs échelles temporelles existent dans l'activité cérébrale épileptique. Elles peuvent être utilisées pour prédire l'arrivée d'une crise un à plusieurs jours à l'avance.
© UNIGE/Mélanie Proix

Un tiers des personnes atteintes d'épilepsie sont résistantes aux traitements contre cette maladie (La maladie est une altération des fonctions ou de la santé d'un organisme vivant, animal...) neurologique qui touche 1 % de la population. La survenue des crises est imprévisible et a fait l'objet (De manière générale, le mot objet (du latin objectum, 1361) désigne une entité définie dans...) de recherches infructueuses depuis les années 70. En absence de prédiction, les patients et patientes sont obligés de se médicamenter et/ou d'ajuster leur mode de vie (La vie est le nom donné :).

Des neuroscientifiques de l'Université de Genève (L'université de Genève (UNIGE) est l'université publique du canton de Genève en...) (UNIGE) et de l'Hôpital (Un hôpital est un lieu destiné à prendre en charge des personnes atteintes de...) universitaire de Bern (Inselspital), en collaboration avec l'Université de Californie (L'université de Californie est une université américaine, fondée en 1868, dont...) à San Francisco (UCSF) et l'université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la...) Brown de Providence, ont réussi à développer une méthode capable de prédire les crises un à plusieurs jours à l'avance. Des enregistrements de l'activité neuronale sur une période d'au moins six mois (Le mois (Du lat. mensis «mois», et anciennement au plur. «menstrues») est une période de temps...) réalisés grâce à un appareillage implanté directement dans le cerveau (Le cerveau est le principal organe du système nerveux central des animaux. Le cerveau traite...) permettent de détecter des cycles d'activité épileptique individuels et de renseigner sur la probabilité (La probabilité (du latin probabilitas) est une évaluation du caractère probable d'un...) d'apparition d'une crise. L'approche, publiée dans Lancet Neurology étant remarquablement fiable, des essais cliniques prospectifs sont désormais planifiés.

Un cerveau épileptique peut passer (Le genre Passer a été créé par le zoologiste français Mathurin Jacques...) brutalement d'un état physiologique à un état pathologique, caractérisé par une perturbation de l'activité neuronale pouvant provoquer, entre autres, des convulsions caractéristiques d'une crise d'épilepsie. Comment et pourquoi le cerveau passe ainsi d'un état à un autre reste mal compris et, par conséquent, la survenue des crises difficile, voire impossible, à prédire. "Cela fait plus de 50 ans que les spécialistes mondiaux essayent de prédire les crises quelques minutes ( Forme première d'un document : Droit : une minute est l'original d'un...) à l'avance, avec un succès limité", indique Timothée Proix, chercheur (Un chercheur (fem. chercheuse) désigne une personne dont le métier consiste à faire de la...) au Département des neurosciences (Les neurosciences correspondent à l'ensemble de toutes les disciplines biologiques et...) fondamentales de la Faculté de médecine (La médecine (du latin medicus, « qui guérit ») est la science et la...) de l'UNIGE. Les crises ne semblent pas être précédées de signe annonciateur évident qui aideraient leur prédiction. Leur fréquence (En physique, la fréquence désigne en général la mesure du nombre de fois qu'un...), selon les individus, varie d'une fois par année (Une année est une unité de temps exprimant la durée entre deux occurrences d'un évènement lié...) à une fois par jour (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la...).

"C'est un immense problème pour les patients. Cette imprédictibilité s'accompagne d'une menace permanente obligeant une prise de médicaments journalière et prohibant, dans bien des cas, la conduite et la pratique de certaines activité sportives. Vivre sous cette menace peut aussi atteindre la santé mentale (La santé mentale est un terme relativement récent et polysémique. Habituellement...)", précise Maxime Baud, neurologue à l'Inselspital. Les traitements existants sont souvent lourds. Ils font appel à des médicaments aux nombreux effets secondaires potentiels pour réduire l'excitabilité neuronale, et parfois à la neurochirurgie (La neurochirurgie est la discipline chirurgicale qui est spécialisée dans le système...) pour enlever le foyer épileptique, c'est à dire le point (Graphie) de départ des crises dans le cerveau. De plus, un quart des patients ne répondent pas à ces traitements et doivent apprendre à gérer la chronicité de leur maladie.

Prévision météo

L'activité épileptique est mesurable en se basant sur les données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent...) d'activité électrique cérébrale enregistrées par électroencéphalographie. Notamment, elle permet d'identifier des décharges interictales, c'est-à-dire des décharges évanescentes apparaissant entre les crises, sans pour autant les provoquer directement. "Nous observons cliniquement que les crises d'épilepsie reviennent en groupe et de manière cyclique. Afin de savoir si les décharges intérictales peuvent expliquer ces cycles et prédire l'apparition d'une crise, nous avons été plus loin dans les analyses", indique Maxime Baud.

Pour ce faire, il a collaboré avec Vikram Rao, neurologue à l'UCSF, pour obtenir des données d'activité neuronale récoltées sur plusieurs années grâce à des appareils implantés à long-terme dans le cerveau de patients avec épilepsie. Après la confirmation que des cycles existaient dans l'activité épileptique cérébrale, les scientifiques se sont tournés vers des analyse statistiques (La statistique est à la fois une science formelle, une méthode et une technique. Elle...). Cette approche leur a permis de mettre en évidence un phénomène dit d' "état pro-ictal", soit un état ou la probabilité d'apparition d'une crise est élevée. "À l'image des perturbations météorologiques, il y a plusieurs échelles temporelles dans l'activité cérébrale épileptique.

La météo est influencée par le cycle des saisons ou encore celui du jour (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la...) et de la nuit. À une échelle intermédiaire, lorsqu'une dépression atmosphérique arrive, la probabilité de pluie (La pluie désigne généralement une précipitation d'eau à l'état...) augmente pendant plusieurs jours et est dès lors plus prévisible. Pour l'épilepsie, ces trois échelles de régulation (Le terme de régulation renvoie dans son sens concret à une discipline technique, qui se...) cyclique existent également", précise-t-il.

La bonne temporalité

L'activité électrique du cerveau est le reflet (Un reflet est, en physique, l'image virtuelle formée par la réflexion spéculaire...) de l'activité cellulaire de ses neurones, plus précisément leurs potentiels d'action, signaux électriques se propageant le long du réseau (Un réseau informatique est un ensemble d'équipements reliés entre eux pour échanger des...) neuronal pour transmettre des informations. Les potentiels d'action sont bien connus, leur probabilité d'apparition est modélisable par des lois mathématiques (Les mathématiques constituent un domaine de connaissances abstraites construites à l'aide...). "Nous avons adapté ces modèles mathématiques aux décharges épileptiques pour savoir s'ils étaient annonciateurs ou inhibiteurs d'une crise", précise Timothée Proix. Pour gagner en fiabilité (Un système est fiable lorsque la probabilité de remplir sa mission sur une durée...) de prévision, des enregistrements d'activité cérébrale sur de très longues périodes ont été nécessaires. Grâce à cette approche, des fronts à haute probabilité de crise qui perdurent sur plusieurs jours ont pu être déterminés pour une majorité de patients, permettant de prédire chez certains les crises plusieurs jours à l'avance. Avec des données d'activité cérébrale récoltées sur des périodes d'au moins six mois, la prévision des crises s'avère informative pour deux tiers des patients.

L'approche analytique est suffisamment "légère" pour permettre la transmission des données en temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le...) réel sur un serveur ou directement sur un microprocesseur (Un microprocesseur est un processeur dont les composants ont été suffisamment...) avec un appareillage suffisamment petit pour être implanté dans la boîte crânienne. Les chercheurs vont désormais développer, avec l'aide du Wyss Center for Bio and Neuroengineering basé au Campus (Un campus (du mot latin désignant un champ) désigne l'espace rassemblant les...) Biotech de Genève, un appareil minimalement invasif pour reproduire leurs prévisions de manière prospective. Un appareil portatif destiné aux patients pour une meilleure gestion de leur épilepsie pourrait ainsi voir le jour.
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