Evaluation de la connetivité et de l'excitabilité corticales par stimulations "single-pulse" et "paired-pulse" en SEEG - application aux épilepsies associées aux hétérotopies nodulaires

Connectivity and cortical excitability assessment using "single-pulse" and "paired-pulse" stimulation in SEEG - application to epilepsies associated with nodular heterotopias

• Auteur / Autrice : Sébastien Boulogne
• Direction : Sylvain Rheims
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Neurosciences
• Date : Soutenance le 16/12/2022
• Etablissement(s) : Lyon 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Neurosciences et Cognition (NSCo) (Lyon)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre de Recherche en Neurosciences de Lyon (Bron ; Saint-Priest-en-Jarez ; 2011-....)
• Jury : Président / Présidente : Jean-Philippe Lachaux
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Sylvain Rheims, Martine Gavaret, Fabrice Bartolomei, Laure Peter-Derex, Virginie Lambrecq
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Martine Gavaret, Fabrice Bartolomei

Mots clés

Mots clés contrôlés

Connectivité structurelle (neurosciences)

Cortex cérébral

Hétérotopie (médecine)

Épilepsie

Mots clés libres

Épilepsie

Steroelectroencéphalograhie

Excitabilité corticale

Stimulation corticale

Choc unique

Double choc

Hétérotopie nodulaire

Potentiel évoqué cortico-cortical

Epilepsy

Stereoelectroencephalography

Cortical excitability

Cortical stimulation

Single-pulse

Paired-pulse

Nodular heterotopia

Cortico-cortical evoked potential

Résumé

Les explorations stéréo-EEG (SEEG) visent à identifier la zone épileptogène (EZ) des épilepsies focales, hyperexcitable par rapport aux régions non épileptogènes. Les stimulations basse fréquence (SPES : single-pulse electrical stimulation) en SEEG déclenchent des réponses évoquées précoces appelées potentiels évoqués cortico-corticaux (CCEP) et tardives (DR) renseignant sur connectivité et excitabilité corticale. Le paradigme des « paired-pulse » (PP), surtout été utilisé en stimulation magnétique transcrânienne (TMS), permet de mettre en évidence des mécanismes d’inhibition (ICI) et de facilitation (ICF) intracorticales mais a peu été utilisé en SEEG. L’objectif de cette thèse était de développer les outils de mesure de l’excitabilité corticale pour l’identification de la EZ basés sur les stimulations basse fréquence. Une première étude a comparé les méthodes d’analyse temporelle et fréquentielle pour l’étude des DR. Non achevée, elle indiquait cependant une complémentarité des approches, sans nette supériorité de l’une d’elle. La seconde étude a développé une méthodologie d’analyse des stimulations PP reposant sur la soustraction du CCEP évoqué par le stimulus conditionnant et le calcul de ratio d’amplitude PP/SP. L’approche a été évaluée sur le cortex moteur afin de comparer les modulations des CCEPs à celles des potentiels évoqués moteurs. Nous nous sommes ensuite intéressés à l’application de ces outils aux réseaux épileptogènes associés aux hétérotopies nodulaires (NH) périventriculaires qui associent de manière variable le cortex hétérotopique et le cortex normalement situé. Via l’étude des CCEPs, nous avons montré que les NH présentaient des réseaux de connectivité larges, avec les autres NH et des régions corticales parfois distantes, incluant notamment l’hippocampe. Les régions corticales connectées aux NH sont plus épileptogènes que les régions non connectées. Enfin, nous avons étudié les DR induits par les SPES et les modulations PP des CCEPs.L’ensemble de ces travaux confirment que l’approche PP peut induire des modulations des CCEPs et que la distribution et l’amplitude des CCEPs de même que les DR peuvent permettre d’estimer le réseau épileptogène, en particulier pour l’étude des épilepsies associées aux NH.

Stereo-EEG (SEEG) recordings aim to identify the epileptogenic zone (EZ) of focal epilepsies, which is hyperexcitable compared to non-epileptogenic regions. Low-frequency single-pulse electrical stimulations (SPES) induce early evoked responses called cortico-cortical evoked potentials (CCEP) and delayed responses (DR) providing information on connectivity and epileptogenicity. The "paired-pulse" (PP) paradigm, mainly used in transcranial magnetic stimulation (TMS), can induce responses modulation reflecting intracortical inhibition (ICI) and facilitation (ICF) mechanisms. It has been scarcely been used in SEEG. The PhD main objective was developing tools for cortical excitability assessment based on low-frequency stimulations in order to improve the identification of EZ. A first study compared time-domain and time-frequency methods for DR assessment. Unfinished, it nevertheless indicated that both methods were complementary, without clear superiority of any of them. The second study developed a methodology for PP analysis based on the subtraction of the CCEP evoked by the conditioning stimulus and the calculation of a PP/SP amplitude ratio. The approach was evaluated on the motor cortex in order to compare the CCEPs’ modulations to those of the motor evoked potentials. We then focused on the epileptogenic networks associated with periventricular nodular heterotopias (NH) that variably associate heterotopic and normally located cortex. Bases on CCEPs analysis, we showed that NH may have large connectivity networks, involving other NHs and sometimes distant cortical regions, including the hippocampus. Cortical regions connected to NH were more likely to be epileptogenic than unconnected regions. Finally, we studied the DRs induced by the SPES and the PP modulations of the CCEPs.These studies confirmed that the PP approach during SEEG can induce modulations of CCEPs and that the distribution and amplitude of CCEPs as well as the DRs may estimate the seizure onset zone, in particular for the study of epilepsies associated with NH.