Rôle du contrôle inhibiteur dans l’initiation de la marche chez l’être humain : étude électrophysiologique chez le sujet sain et les patients avec maladie de Parkinson

Role of inhibitory control in gait initiation in humans : electrophysiological study in healthy subjects and patients with Parkinson's Disease

• Auteur / Autrice : Déborah Ziri
• Direction : Nathalie George, Marie-Laure Welter
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Neurosciences
• Date : Soutenance le 11/12/2023
• Etablissement(s) : Sorbonne université
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Cerveau, cognition, comportement (Paris)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut du cerveau (Paris ; 2009-....)
• Jury : Président / Présidente : Arnaud Delval
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Laurence Chaby
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Christine Assaiante, Michel-Ange Amorim

Mots clés

Mots clés contrôlés

Électroencéphalographie

Parkinsoniens

Locomotion humaine

Inhibition

Mots clés libres

Parkinson

EEG

Akinésie

Inhibition

Initiation de la marche

Parkinson

EEG

Akinesia

Inhibition

Gait initiation

Résumé

L’inhibition de réponse est un processus crucial pour le comportement. Elle permet de suspendre le comportement afin de sélectionner la réponse appropriée. Il existe deux types d’inhibition : l’inhibition proactive, mise en place en amont du mouvement, et l’inhibition réactive, mise en place en réaction à un stimulus. Ces processus sont soutenus par des boucles cortico-sous-corticales au sein desquelles le noyau subthalamique semble jouer un rôle essentiel. Cette structure semble être atteinte dans la maladie de Parkinson et est la cible d’une approche chirurgicale d’implantation de stimulation cérébrale profonde. Les patients atteints par cette pathologie présentent, entre autres, une akinésie pouvant s’exprimer par des difficultés d’initiation de la marche, que la stimulation du noyau subthalamique pourrait diminuer. Dans cette thèse, nous avons tout d’abord enregistré les activités corticales de sujets sains afin d’identifier les signatures électrophysiologiques mises en jeu dans le contrôle inhibiteur au moment de l’initiation de la marche en différenciant l’inhibition proactive de l’inhibition réactive à l’aide d’une tâche de Go-NoGo modifiée. Ces deux processus se distinguent de manière très précoce avec des modulations de PE et en temps-fréquence intervenant dès le stimulus préparatoire. En réponse au stimulus impératif, des activités corticales sont observées permettant l’initiation du mouvement et la levée de l’inhibition proactive dans les conditions de Go. En revanche, la condition NoGo élicite des activités liées aux processus inhibiteurs réactifs. Chez les patients avec la stimulation du noyau subthalamique éteinte, le comportement à l’initiation de la marche est retardé et les activités électrophysiologiques sont modulées dans le sens d’une sur-expression de l’inhibition proactive. Alors que le comportement est en partie amélioré par la stimulation du noyau subthalamique, celle-ci ne permet qu’une normalisation partielle des signatures électrophysiologiques du contrôle inhibiteur. Ce travail de thèse apporte une meilleure compréhension de l’influence des processus inhibiteurs dans l’initiation de la marche et de leur implication dans l’akinésie parkinsonienne.

Response inhibition is a crucial process for behavior. It allows the suspension of behavior in order to select the appropriate response. There are two types of inhibition: proactive inhibition, which is established before the movement, and reactive inhibition, which is set in place in response to a stimulus. These processes are supported by cortico-subcortical loops in which the subthalamic nucleus appears to play an essential role. This structure seems to be affected in Parkinson's disease and is the target of a surgical approach involving deep brain stimulation implantation. Patients with this condition exhibit, among other symptoms, akinesia that can manifest as difficulties in initiating gait, which deep brain stimulation of the subthalamic nucleus may alleviate. In this thesis, we first recorded the cortical activities of healthy subjects to identify the electrophysiological signatures involved in inhibitory control during gait initiation, distinguishing between proactive and reactive inhibition using a modified Go-NoGo task. These two processes are differentiated very early with modulations in the P300 component and time-frequency occurring as early as the preparatory stimulus. In response to the imperative stimulus, cortical activities are observed, enabling movement initiation and the release of proactive inhibition in Go conditions. In contrast, the NoGo condition elicits activities related to reactive inhibitory processes. In patients with the subthalamic nucleus stimulation turned off, the behavior at gait initiation is delayed, and electrophysiological activities are modulated in the direction of an overexpression of proactive inhibition. While the behavior is partially improved by subthalamic nucleus stimulation, it only allows for partial normalization of electrophysiological signatures of inhibitory control. This thesis work provides a better understanding of the influence of inhibitory processes during gait initiation and their involvement in Parkinsonian akinesia.