Efficacité des techniques de stimulation corticale non-invasive dans le traitement des douleurs chroniques et apport de la neuro-imagerie à la compréhension des mécanismes d'action et pour la recherche de biomarqueurs pronostiques

par Hasan Hodaj

Projet de thèse en BIS - Biotechnologie, instrumentation, signal et imagerie pour la biologie, la médecine et l'environnement

Thèses en préparation à Grenoble Alpes , dans le cadre de École doctorale ingénierie pour la santé, la cognition, l'environnement (Grenoble) , en partenariat avec Grenoble Institut des Neurosciences (laboratoire) et de Equipe - Emmanuel Barbier - Physique/EDISCE - Neuroimagerie Fonctionnelle et Perfusion Cérébrale (equipe de recherche) depuis le 27-11-2018 .


  • Résumé

    Les techniques de stimulation cérébrale non-invasives, principalement la stimulation magnétique transcranienne répétitive (rTMS) et la stimulation transcranienne par courant continu (tDCS), constituent des alternatives nouvelles dans le traitement des douleurs chroniques réfractaires. Leur intérêt réside dans leur innocuité et leur bonne tolérance. De nombreuses études confirment l'efficacité de la rTMS et de la tDCS dans les douleurs chroniques. L'analyse de la littérature montre que la stimulation du cortex moteur par la rTMS à haute fréquence ≥5Hz, apporte un effet antalgique >30% chez 46% à 62% des patients souffrant de douleurs neuropathiques. Cependant, la plupart des études se caractérisent par un suivi court. Seules quelques études récentes ont rapporté l'utilisation et l'efficacité des techniques de stimulation non-invasive pour soulager les douleurs chroniques à long terme, par la pratique des séances de maintien pendant plusieurs mois (principalement la rTMS). Les techniques de neuromodulation agissent sur la douleur par différents mécanismes et de ce fait, la rTMS et la tDCS peuvent avoir des indications sélectives dans le traitement de la douleur. Pour cette raison, il parait intéressant de comparer l'effet antalgique entre la rTMS et la tDCS et de déterminer si ces stimulations ont une incidence similaire sur la cartographie sensori-motrice cérébrale en imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf). L'application de la rTMS et de la tDCS sur le cortex moteur pour soulager les douleurs chroniques est basée sur les résultats obtenus par la stimulation invasive épidurale du cortex moteur réalisée depuis le début des années 90 dans ce contexte. Compte tenu des effets bénéfiques qui peuvent être obtenus dans le traitement des douleurs chroniques réfractaires par les techniques de stimulation corticale ou médullaire utilisant des électrodes implantées chirurgicalement, il apparaît licite d'étudier les effets antalgiques à long terme que pourraient produire les techniques de stimulation non-invasive du cortex et de la moelle. Dans cette thèse doctorale, nous étudierons l'utilisation des techniques de neuromodulation non-invasive dans le traitement des douleurs neuropathiques chroniques réfractaires et des syndromes douloureux régionaux complexes. La thèse comporte un volet clinique et un volet de neuro-imagerie. Volet clinique: I- Evaluation de l'effet antalgique de la rTMS et de la tDCS dans les douleurs neuropathiques chroniques pharmaco-résistantes, y compris à long terme pour la rTMS. II- Comparaison de l'effet antalgique de la stimulation non invasive du cortex moteur ( rTMS et tDCS) et de la stimulation trans-spinale (tsDCS) dans le syndrome douloureux régional complexe des membres (étude randomisée en groupes parallèles). Volet neuro-imagerie: I- Analyse, au moyen de l'IRMf, des modifications des cartes corticales sensori-motrices induites par la rTMS ou la tDCS à court terme (J5) et comparaison entre les deux techniques. II- Analyse, au moyen de l'IRMf, des modifications de la cartographie cérébrale induites par la rTMS à long terme (J180) et corrélation entre ces modifications et l'effet antalgique de la stimulation corticale. III- Etude des modifications centrales de la perfusion cérébrale qui pourraient être en lien avec les douleurs neuropathiques chroniques (séquence non invasive grâce à pCASL : plateforme IRMaGe, IRM Achieva 3.0T dStream, Philips).

  • Titre traduit

    Efficacy of non-invasive cortical stimulation techniques in the treatment of chronic pain and contribution of the neuroimaging in the understanding of the mechanisms of action and for the research of prognostic biomarkers


  • Résumé

    The techniques of non-invasive brain stimulation, mainly repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS) and transcranial direct current stimulation (tDCS) are new and promising alternatives in the treatment of refractory chronic pain. Their interest resides in their safety and good tolerance. Numerous studies about the use of rTMS or tDCS demonstrated significant analgesic effects in patients suffering from chronic pain. In the literature, motor cortex rTMS at high frequency ≥5Hz shows an analgesic effect >30% in 46% to 62% of treated patients with chronic neuropathic pain. However, reported results are usually of short duration. Only a few recent studies have reported the use and efficacy of non-invasive stimulation techniques (mainly rTMS), to relieve chronic pain in the long term, by maintenance therapy with repeated sessions for several months. The neuromodulation techniques may act on pain by different mechanisms and then rTMS and tDCS may have selective indications in pain therapy. Therefore, it seems interesting to compare the antalgic effect between rTMS and tDCS and to determine if these stimulations provide any difference in the cortical sensori-motor map changes observed in functional Magnetic Resonance Imaging (fMRI). The application of rTMS and tDCS over the motor cortex for chronic pain relief is based on the results provided by invasive epidural motor cortex stimulation, in the treatment of refractory chronic pain, since the beginning of the nineties. Based on the beneficial effects that can be obtained in the treatment of refractory chronic pain by cortical or medullary stimulation techniques using surgically implanted electrodes, it seems licit to study the long-term analgesic effects that could be produced by non-invasive stimulation techniques of the cortex and the spinal cord. In this doctoral thesis, we will study the use of non-invasive neuromodulation techniques in the treatment of the chronic neuropathic and complex regional pain syndromes. The thesis has both clinical and neuroimaging aspects. Clinical component I- Evaluation of the analgesic effects of rTMS versus tDCS in patients suffering from chronic neuropathic pharmacoresistant pain, including long-term assessment for rTMS application. II- Comparison of the analgesic effect between motor cortex stimulation (rTMS and tDCS) and trans-spinal stimulation (tsDCS) in complex regional pain syndrome of the limbs (randomised control study with parallel groups). Neuroimaging component I- Analysis, by means of fMRI, of the modifications of brain maps induced by rTMS or tDCS in short term (D5) and comparison between the two techniques. II- Analysis, by means of fMRI, of the modifications in brain maps induced by rTMS in long term (D180) and correlation between these modifications and the analgesic effect of cortical stimulation. III- Study of central modifications of cerebral perfusion that may be related to chronic neuropathic pain (non-invasive sequence thanks to pCASL: plateform IRMaGe, IRM Achieva 3.0T dStream, Philips).