Etude des réseaux neuronaux impliqués dans les troubles de la marche et le freezing dans la maladie de Parkinson

par Audrey Maillet

Thèse de doctorat en Neurosciences - Neurobiologie

Sous la direction de Pierre Pollak et de Bettina Debû.

Soutenue le 07-12-2012

à Grenoble , dans le cadre de École doctorale chimie et science du vivant (Grenoble) , en partenariat avec Institut des neurosciences de Grenoble (laboratoire) .

Le président du jury était Jean-Philippe Azulay.

Le jury était composé de Stéphane Christophe Thobois.

Les rapporteurs étaient Aymeric Guillot, François Vingerhoets.


  • Résumé

    Les troubles de la marche et le freezing entraînent une invalidité sévère et ont un impact important sur la qualité de vie des patients souffrant de la maladie de Parkinson (MP). Ceci est d'autant plus vrai que ces troubles répondent mal aux traitements actuels, médicamenteux et chirurgicaux. Leurs mécanismes physiopathologiques sont largement incompris. Toutefois, leur résistance aux traitements courants suggère l'extension du processus lésionnel vers des structures non-dopaminergiques concourant au contrôle de la locomotion. L'implication du noyau pédonculopontin (PPN) a été évoquée. L'objectif de cette étude était de mieux comprendre les circuits neuronaux impliqués dans ces troubles, ainsi que leur modulation par les médicaments dopaminergiques et la stimulation du PPN. Les contraintes d'immobilité de la tête, liées à l'utilisation de la technique de tomographie par émission de positons (TEP), excluant la réalisation d'une épreuve effective de marche, la tâche a été effectuée en imagerie mentale. Les mêmes réseaux neuronaux sont en effet activés lors de la réalisation effective et la représentation mentale d'un mouvement, sous réserve que l'imagerie mentale motrice soit réalisée selon une perspective dite kinesthésique. Il était donc nécessaire, au préalable, de vérifier l'aptitude des patients à imager leur marche selon cette modalité. Nos données vont dans ce sens, et montrent qu'il est possible d'améliorer cette capacité à travers une préparation spécifique. De plus, l'utilisation d'un protocole comportemental d'imagerie mentale reposant sur la loi de Fitts a permis de familiariser les patients avec la tâche d'imagerie mentale en amont de la réalisation des examens TEP, mais aussi de vérifier leur engagement dans cette dernière durant les acquisitions cérébrales. Les résultats obtenus à l'issue de l'étude menée en imagerie cérébrale confirment la complexité de la physiopathologie des troubles locomoteurs, et suggèrent notamment différents niveaux d'atteinte, à l'étage cortical, sous cortical, et du tronc cérébral, selon la nature dopa-sensible ou dopa-résistante du trouble concerné. En particulier, la dérégulation frontale semble confirmée. De plus, un dysfonctionnement du tronc cérébral pourrait être lié à l'émergence des troubles de la marche et du freezing. Nous avons également constaté une implication pariétale, mais son rôle compensateur, ou pathologique, reste encore à définir. Le freezing dopa-sensible pourrait en partie refléter l'expression aggravée de la bradykinésie parkinsonienne, étant donné l'efficacité de la lévodopa sur ce symptôme. La stimulation de la région des PPN semble quant à elle restaurer une boucle cortico-cérebello-thalamo-corticale, facilitant le mouvement dans le cas des troubles dopa-résistants. Des investigations complémentaires, sur un échantillon plus large de patients, sont donc nécessaires pour approfondir ces résultats. Une meilleure compréhension de la physiopathologie de ces troubles est en effet indispensable pour le développement de nouvelles thérapeutiques dans le but d'améliorer la prise en charge des patients souffrant de ces troubles invalidants, et ainsi leurs répercussions en termes de santé publique.

  • Titre traduit

    Study of the cerebral networks involved in gait disorders and freezing in Parkinson's disease


  • Résumé

    Gait disorders, including freezing of gait are frequent and disabling symptoms that lead to severe decrease of the quality of life on patients from Parkinson's disease (PD). This is emphasized by the fact that those difficulties respond poorly to current medical and surgical treatments. The underlying pathophysiology remains largely unknown. However, the resistance to actual treatments suggests the extension of the degenerative process towards non-dopaminergic structures. Involvement of the pedonculopontine nucleus (PPN) has been proposed. The aim of the study was to better understand the neural networks involved in those troubles, as well as their modulation by dopaminergic drugs and PPN stimulation. The constraints related to stillness of the head during Positron Emission Tomography (PET) exclude, necessarily, the realization of an effective gait. This task has been accomplished using mental moor imagery. The same mural networks are, indeed, activated during the actual execution and the mental representation of movement, under the assumption that motor mental imaging is undertaken from a kinesthetic perspective. Thus, it was necessary, preliminarily to this study, to control the ability of patients to imagine themselves walking from a kinesthetic point of view. Our data validate this condition. Moreover, they show that it is possible to improve this ability through a specific training. What is more, the use of a behavioral protocol, based on Fitt's law, helped the patients to familiarize themselves with this approach, before PET acquisitions, but also to control their correct performance during PET scan. The results, which have been obtained in cerebral imaging confirm the complexity of the underlying mechanisms of gait disorders, and suggest notably different levels of deregulation, on a cortical, sub-cortical and brainstem. In particular, frontal deregulation appears to be confirmed. Moreover, a deregulation of the brainstem could be more particularly involved in gait disorders apparition. We have also evidenced parietal implication, but its exact compensatory or pathologic role remains to be determined. Levodopa-responsive freezing seems to be a consequence of worsened parkinsonian bradykinesia. PPN stimulation seems able to restore a functional cortico-cerebello-cortical loop, facilitating movement. Complementarily studies, on a larger selection of patients, are thus necessary to complete those results. A better understanding of pathophysiology is, as a matter of fact, necessary for the development of new therapeutics in order to improve the therapy of patients from those very invalidating troubles, and thus, to reduce their impact on public health.

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