cours - la stimulation magnétique transcrânienne
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7/29/2019 cours - La stimulation magntique transcrnienne
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La stimulation magntique
transcrnienne
Pomars Germain
Praud Jean-Nol
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Introduction
Apparue au milieu des annes 80, la stimulation magntiquetranscrnienne (SMT) est devenue la mthode lective pourlexploration non invasive du cortex crbral.
Cest galement un outil dexploration diagnostique des voiescortico-spinales motrices, de lexcitabilit du cortex moteur, ainsiquune mthode de cartographie fonctionnelle du cortex.
Cest enfin, lorsquelle est dlivre de manire rptitive (SMTr) unoutil thrapeutique dans certaines atteintes centrales.
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Principes Physiques Principe : gnrer un champ magntique laide dun courant lectrique dcharg
trs haute intensit (plusieurs milliersdAmpres) pendant un temps trs bref(quelques microsecondes) travers unebobine de fil de cuivre.
Le champ magntique rsultant a unehaute nergie ( 2 2.5 Teslas) et estappliqu pendant une courte dure (0.3 1 ms).
Lorsque la bobine est pose sur le scalp,le champ magntique, contrairement auxstimulations lectriques, atteint le cortexcrbral sans attnuation, et gnre uncourant lectrique dans celui-ci.
La pntration de la SMT nest quedenviron 3cm partir de la bobine et nepermet de stimuler que les structuressuperficielles.
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Il existe diffrents types de machines de SMT, qui peuvent produire deschocs uniques, doubles ou rptitifs.
Il existe galement diffrents types de bobines : simples ou circulaires,doubles ou en 8 .
Selon les besoins, loprateur peut faire varier le type de bobine utilise,le courant gnr et son orientation.
Ex : pour une stimulation de courant monophasique, avec une bobinesimple, lhmisphre stimul prfrentiellement sera le droit si le sens
du courant est horaire, le gauche si le courant est anti-horaire. Lors de lutilisation dune bobine double ( en 8 ), le courant estfocalis au point dintersection des boucles du 8. Suivant lorientation dela bobine, on peut stimuler les fibres horizontales (voie transynaptique)ou les fibres radiaires (voie pyramidale directe).
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La taille et langle entre les deux bobines de la sonde en 8, sontaussi des paramtres prendre en compte. Des bobines de plusfaible diamtre gnrent des champs plus intenses mais plus
superficiels. Des bobines dans des plans diffrents gnrent deschamps plus intenses au point de jonction de langle form par lesbobines.
Les contre-indications de la SMT sont les mmes que celles de desexamens par rsonance magntique (pas de matriel
ferromagntique intracrnien notamment). De mme, bien que lapntration du champ magntique soit trs superficielle, le port depacemaker cardiaque est galement une contre-indication lgale.Une pilepsie non ou mal contrle est une autre contre-indication,puisque la SMT est susceptible dinduire une crise lorsquelle est
pratique haute frquence/haute intensit.
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Potentiels voqus moteurs (PEM)
La SMT permet dtudier la conduction des voiespyramidales. Cest son application principale. On peutstimuler les neurones corticaux pyramidaux par voietransynaptique en appliquant une sonde circulaire sur lecortex, ou stimuler les racines nerveuses directement auniveau du rachis.
Pour stimuler les aires motrices du tronc et des membresinfrieurs, on utilisera une bobine parabolique.
La contraction volontaire des muscles permet de faciliterlenregistrement des PEM, ceci est li une prexcitation dela vole descendante cortico-spinale.
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On ralise un enregistrement lectromyographique en surface dumuscle que lon veut tudier, cela permet de dterminer lesparamtres de latence et damplitude.
La diffrence entre les temps de latence obtenus entre la rponse
la stimulation radiculaire et la rponse la stimulation corticale estappele temps de conduction centrale (TCC) et mesure le temps deconduction sur les voies cortico-spinales pyramidales.
Si le TCC augmente ou quon observe une dispersion desrponses, on pensera un processus dmylinisant; une pertedamplitude sera synonyme datteinte plutt axonale ou neuronale.
Rponse lastimulation radiculaire
Rponse lastimulation corticale
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Cartographie crbrale A laide dune sonde en 8 focalisant sur certains sites destimulation, on peut raliser une cartographie fonctionnelle
crbrale en dplaant la sonde suivant une grille dessine surun bonnet plac sur le scalp. On peut ainsi mesurer lamplitudedes PEM obtenus pour chaque point stimul. On peut ainsi parexemple tudier la plasticit corticale motrice aprs un AVC.
La SMT permet galement de dterminer limplication dune zone
corticale dans une fonction crbrale. La stimulation de cettezone modifiant la ralisation de cette fonction. La SMT peut ainsimodifier les perceptions sensorielle, les performances motricesou cognitives.
Par exemple, des chocs appliqus au niveau du cortex occipitalperturbent la vision, la dnomination dobjets est facilite par uneSMTr 20hz de laire de Wernicke, une SMTr 10hz de laire deBroca abolit la parole, la SMTr du cortex prfrontal dorsolatral 20hz amliore le raisonnement logique mais altre la perception
visuelle ...
Cartographie crbrale de largion commandant lemuscle biceps brachial
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Excitabilit corticale
En clinique on tudie la conduction cortico-spinale maisaussi lexcitabilit corticale.
Ltude de lexcitabilit corticale par SMT comprend ladtermination du seuil moteur et de la dure de lapriode de silence aprs un choc unique, ainsi que lamesure des phnomnes dinhibition et de facilitationintra corticales (IIC et FIC) aprs un double choc.
Le seuil moteur est lintensit de stimulation permettantdobtenir en moyenne 50% de PEM dans une srie de10 stimulations du cortex moteur.
Le seuil moteur permet dexplorer les aspects cellulaireset membranaires de lexcitabilit des cellulespyramidales.
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La priode de silence (PS) est une interruption du signal lectromyographique dunmuscle pralablement en contraction tonique. Cette priode de silence est conscutive une stimulation corticale motrice et fait suite au PEM. Sa dure normale est compriseentre 50 et 200 ms, cette dure est indpendante de la force de contraction maisaugmente avec lintensit de la stimulation.
La facilitation intracorticale (FIC) et linhibition intracorticale (IIC) studient laide dundouble choc. Le premier choc est conditionnant, de basse intensit, et ne dclenchepas de raction motrice, il est donc infraliminaire. Il est dlivr 1 20 ms avant lesecond choc qui lui est supraliminaire (et dclenche une rponse motrice).
Si lintervalle entre les 2 chocs est infrieur 7ms, lamplitude de la rponse obtenuesera infrieure celle dune stimulation test seule. On parle dinhibition intracorticale.
Si lintervalle entre les 2 chocs est suprieur 7 ms, lamplitude de la rponse
conditionne sera suprieure celle de la rponse non conditionne. On parle defacilitation intracorticale. Ces phnomnes de facilitation ou dinhibition dpendent du recrutement de circuits
interneuronaux corticaux, excitateurs ou inhibiteurs selon le dlai de la stimulation test. Ces mesures damplitude explorent lexcitabilit globale de la voie cortico-spinale. La
FIC fait intervenir une voie glutamaergique, tandis que lIIC est mdie par une voiegabaergique.
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La SMT rptitive permet dexplorercertaines fonctions crbrales, mais a
aussi des applications en thrapeutique. La SMTr basse frquence (
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La Stimulation MagntiqueTranscrnienne :
Applications aux pathologiesneurologiques
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Plan :
Accidents vasculaires crbraux
Sclrose latrale amyotrophique
Sclrose en plaques
Mylopathies Migraine
Douleur chronique
pilepsie Mouvements anormaux : parkinson et dystonie
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Accidents VasculairesCrbraux
Dfinition :Toutes les pathologies crbrales en
rapport avec une ischmie, ou une thrombose.
Elle se traduit par une amaurose, une aphasie,et un dficit moteur.
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Accidents VasculairesCrbraux
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Accidents VasculairesCrbraux
Applications cliniques : tude des conductions pyramidales (PEM) :
Apprciation du pronostic fonctionnel avec valuation de larcupration dun dficit moteur post. AVC.
Quelques jours aprs la lsion (= constitution du dficit), si : Rponses motrices dans le territoire ls suite aux stimulations
du cortex moteur homo latral.> BON PRONOSTIC.
Aucune rponse :- diminution transitoire de lexcitabilit corticale.
> REVERSIBLE- une perte neuronale.
> IRREVERSIBLE
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Accidents VasculairesCrbraux
Pour diffrencier ces deux cas, il faut appliquerdes PEM dans lhmisphre sain, si :
Les PEM sont de faibles amplitudes pour des intensitsleves > BON PRONOSTIC, car en faveur dune diminution
de lexcitabilit du cortex. Les PEM sont de grandes amplitudes pour des intensits
faibles >MAUVAIS PRONOSTIC, il faut envisager une perteneuronale.
Ceci sexplique par le fait que plus un hmisphre est
ls, plus lhmisphre controlatral devient excitable.Cet cart se rduit paralllement la rcupration.
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Accidents VasculairesCrbraux
Pour ne commettre aucune erreur diagnostique,le recueil des PEM se fera aussi du ct sainpour permettre une meilleur comparaison.
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Accidents VasculairesCrbraux
Applications cliniques : tude de lexcitabilit corticale :
Intrt dans lvaluation des mcanismes
physiopathologiques. Ce qui est observ du ct ls : Le seuil moteur au repos est augment. Lamplitude des PM est diminu. La priode de silence:
- augmente dans lhmisphre ls.- diminue car corrle aux dveloppement demouvements anormaux ( Parkinson ou dystonie) oupilepsie post. AVC.
Inhibition Intra Corticale (IIC) est rduite de manirebilatrale, puis lhmisphre sain va se rtablir (observchez les patients), cette asymtrie favorise un mcanismede compensation > BONPRONOSTIC
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Accidents VasculairesCrbraux
La stimulation magntique rptitive (SMTr): Induit une plasticit corticale qui pourrait amliorer
la rcupration fonctionnelle des AVC.
Ralisable plusieurs mois quelques annesaprs.
Les patients sont amliors en quatre semaines.
La SMTr semble prometteuse pour la rcupration
des AVC mais ces conditions dapplications sontencore floues (chronologie, site, frquence,intensit de stimulation).
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Accidents VasculairesCrbraux
La cartographie fonctionnelle (CF): La CF des aires motrices par SMT permet
dtudier la plasticit cortical post. AVC.
largissement des reprsentations motrices avecla rcupration fonctionnelle.
=>Preuve de la rorganisation du cortexmoteur affect.
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Sclrose LatraleAmyotrophique
= Maladie de Charcot
Dfinition :
Affection dgnrative des cellules des
cornes antrieures de la moelle spinale. On noteune atrophie et fasciculations des membressuprieurs, parsie des membres infrieurs,augmentation des rflexes osto-tendineux etfinalement une paralysie bulbaire, voluantrapidement vers la mort. Sa cause est inconnue.
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Sclrose LatraleAmyotrophique
Applications cliniques : tude des conductions pyramidales :
Utilit des PEM : Pour mettre en vidence latteinte infra clinique du
motoneurone cortical. Intrt diagnostique. Confirmation du diagnostic de llectoneuromyographe.
95% des PEM sont anormaux (amplitude, morphologie)
Amlioration de la sensibilit diagnostic de la SLA par laSMT
Quand latteinte des motoneurone spinaux est volu,difficult dinterprter les PEM pour prouver latteinte dumotoneurone cortical.
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Sclrose LatraleAmyotrophique
tude de lexcitabilit corticale : Intrt dans le suivi volutif. Ce qui est observ :
Modification de lexcitabilit corticale. Le seuil moteur, LIIC, ainsi que la priode de silence sont
diminus. Lamplitude des PEM est augments. La FIC est inchange.
Le traitement par Riluzole permet de corriger lIIC et lapriode de silence.
Pendant lvolution de la maladie, il existe un tatdhyperexcitabilit, puis un tat inverse > Pas significatif.
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Sclrose LatraleAmyotrophique
CF : Permet de suivre lvolution de la maladie.
SMTr :
Daprs une tude ralise sur 4 patientsbnficiant de SMTr quotidiennes, la maladieaurait t ralentie.
Attendre la confirmation des rsultats.
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Sclrose En Plaques
Dfinition :
Affection du SNC, dtiologie inconnue.Elle est caractrise par une dmylinisation
suivie dune sclrose localise de la substanceblanche de lencphale, et de la moelle spinale.Cest une maladie incurable et chroniquevoluant par pousses.
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Sclrose En Plaques
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Sclrose En Plaques
Applications cliniques : tude des conductions pyramidales :
Mise en vidence dune dmylinisation des neurones duSNC, intrt diagnostique.
Dans un bilan lectrophysiologique de SEP, il faut intgrerles PEM du fait de leurs grandes sensibilits diagnostique.
En tudiant les connexions interhmisphrique, on observeune atteinte du corps calleux.
Les PEM permettent de suivre lvolution de la SEP ainsi queles rpercutions fonctionnels.
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Sclrose En Plaques
tude de lexcitabilit corticale : Intrt limit ltude de linhibition transcalleuse.
La SMT permet galement dobjectiver le
mcanisme de fatigue centrale (symptmemajeur), difficilement valuable autrement.
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Mylopathies
Dfinition :
Terme gnrique pour dsigner lesaffections de la moelle spinale. Utilis
principalement pour les affections lies unecervicarthrose avec rtrcissement du canalrachidien, et plus rarement les affectionsvasculaires ischmiques.
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Mylopathies
Applications Cliniques : tude des conductions pyramidales :
Enregistrement des PEM sur les voies
pyramidales, ce qui permet de mettre en videnceet de dterminer le niveau dune lsion de maniretrs objective. Alors que sur les examensdimageries, les lsions vasculaires focales de la
moelle sont difficilement apprciable.
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Migraine
Dfinition :
Cphale vasculaire due un troublepriodique de la vasomotricit des branches delartre carotide externe. Son tiologie est malconnue.
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Migraine
Applications Cliniques : tude de lexcitabilit corticale :
Seuil moteur non lev daprs une nouvelle tude. Hyperexcitabilit du cortex visuel occipital
> une stimulation peut dclencher ou calmer lescrises.
=> Des SMT des aires V1 ou V5 diminuent le
seuil de dclenchement des phosphnes, enraison de lhyperexcitabilit.
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Migraine
SMTr : Chez des sujets sains, il se produit une
augmentation du seuil de dclenchement desphosphnes.
Chez les patients, il existe un renforcement de ladiminution du seuil.
Lapplication des techniques de SMT, et
de SMTr restent donc dvelopper dansce domaine.
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Douleur chronique
Dfinition :
Douleur persistante depuis plusieursmois, annes et rebelle aux traitements.
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Douleur Chronique
Applications Cliniques : La douleur chronique neuropathique rebelle
aux traitements est la seule indication de
stimulation corticale chronique au moyendlectrode implantes chirurgicalement dansla rgion du cortex moteur pr centralcorrespondant la zone douloureuse.
Technique efficace et ralise depuis 10 ans,il existe toutefois des patients nonrpondeurs.
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Douleur Chronique
SMTr : Lapplication de SMTr sur le cortex moteur des
effets antalgiques chez les patients douloureuxchroniques.
Cette technique permettrait galement deslectionner les patients pour limplantationchirurgicale de micro-lectrodes.
La SMTr long terme nest pas envisageable, carle soulagement nest que transitoire.
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pilepsie
Dfinition :
Affection chronique, aux causesmultiples, caractrise par des crises
rcurrentes dues des dcharges excessivesdes neurones crbraux associeventuellement diverses manifestationscliniques ou paracliniques.
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pilepsie
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pilepsie
Applications Cliniques : Ltude des conductions pyramidales na
aucun intrt dans cette pathologie.
Ltude de lexcitabilit corticale : Permet lvaluation des mcanismes
physiopathologique.
La SMT permet lobservation des perturbations dela balance entre influx corticaux excitateurs etinhibiteurs, centre du processus pileptogne.
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pilepsie
tude de lexcitabilit corticale : Ce qui est observ :
Le seuil moteur au repos est augment, probablementparle traitement.
La FIC et la dure de la priode de silence sontaugmentes. Lamplitude des potentiels moteurs et lIIC restent
inchanges.
La SMT a permit ltude des mcanismes daction
des traitements anti-comitiaux, ainsi que leurseffets sur les paramtres dexcitabilit corticale.
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pilepsie
SMTr : La SMTr inhibitrice basse frquence diminuerait
la survenue des crises dpilepsie rsistantes auxmdocs.
Avec stimulation placebo, il na t retrouvaucune diminution significative.
Il est encore trop tt pour affirmer le potentielthrapeutique, mais des perspectivesprometteuses souvrent.
M t A
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Mouvements Anormaux :Parkinson et Dystonie
Les plus tudies en SMT.
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Parkinson
Dfinition :
Dgnrescence des noyaux griscentraux entranant un tremblement derepos,une hypertonie extrapyramidale, et uneakinsie.
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Parkinson
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Parkinson
Applications Cliniques : tude des conductions pyramidales :
Permet le diagnostique diffrentiel entre le syndromeparkinsonien et la maladie de parkinson.
=> Allongement du temps de conduction centralepyramidale dans le syndrome parkinsonien.
CF : Il existe dans la maladie de parkinson une plasticit
synaptique du cortex moteur, de mme quune distorsion dela reprsentation des muscles dystoniques.=> Rversible aprs injection de toxine botulique.
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Parkinson
tude de lexcitabilit corticale : Intrt dans lvaluation des mcanismes
physiopathologiques.
Lexcitabilit des voies cortico spinales est augmente.
Diminution des circuits inhibiteurs, et de la priode desilence.
SMTr : Rsultats parfois contradictoires > Problme
mthodologique.
Cependant les rsultats se veulent positifs, la stimulation ducortex moteur primaire induit une rcupration desperformances motrices ainsi que des modifications delexcitabilit corticale.
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Dystonie
Dfinition :Trouble du tonus avec contractions
musculaires dclenchant des positions
strotypes.
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Dystonie
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Dystonie
Applications Cliniques : Incapacit recruter les circuits inhibiteurs corticaux. Perturbation de lintgration sensitive dans le
contrle.
SMTr : La SMTr inhibitrice basse frquence sur le cortex pr
moteur permet dagir sur les crampes de lcrivain, de rduirelhyper excitabilit corticale motrice.
Les stimulations se sont montres efficaces, elles ont rduit
les spasmes axiaux de patients souffrant de dystonie IIaire. Potentiel thrapeutique intressant dans le cadre des
mouvements anormaux, toutefois les effets des SMTr nedurent que quelques semaines, dans lavenir il faut esprertraiter ces pathologies par stimulation implantes.
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Dystonie
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Conclusion
Les techniques dtude de conductions desvoies pyramidales, dexcitabilit corticalepermettent lexploration diagnostique et
physiopathologique, tandis que la SMTr offre lapossibilit damliorer les patients.
Cependant beaucoup reste faire pourdterminer au mieux lensemble des paramtres
ncessaires pour atteindre au but clinique.