10: L’exploration fonctionnelle du cerveau

Chapitre 10 L’exploration fonctionnelle du cerveau




10.1 Introduction



Inauguré avec les premiers travaux des physiologistes du système nerveux central, ce secteur de la recherche s’est véritablement développé à partir des années cinquante avec les découvertes des principales molécules psychotropes et l’identification de certains des effets biochimiques de celles-ci (que l’on a trop rapidement voulu transformer en connaissance de leurs « mécanismes d’action »). La psychiatrie biologique des années 1960–70 a été porteuse d’immenses espoirs concernant l’identification de variables biologiques susceptibles d’être des traits de vulnérabilité ou de celles permettant d’assurer un suivi de l’évolution des troubles. Différentes théories neurobiologiques se sont succédées, dont la complexité s’est considérablement accrue avec les progrès des connaissances en matière d’activité enzymatique, de fonctionnement des membranes cellulaires, des régulations hydroélectrolytiques, des modulations neuroendocriniennes, avec l’identification aussi d’un nombre sans cesse croissant de neuropeptides.


La psychiatrie biologique d’il y a 40 ans est actuellement considérée comme naïve et simpliste. Les attentes concernant les études actuelles sur les multiples interactions à différents niveaux d’organisation du système nerveux central ainsi que sur les évaluations dynamiques des réponses neurohormonales à des stimulations centrales le sont moins.


Parmi les variables qui paraissent dignes d’intérêt on tente inlassablement de distinguer celles qui sont surtout le témoin d’épisodes pathologiques — et qui se normalisent avec la guérison de ceux-ci — de celles qui peuvent accéder au rang de marqueurs-traits de par leur stabilité temporelle en se gardant à tout moment de la tentation qui consiste à transformer des corrélations statistiques en relations de causalité.


Les mêmes espoirs et les mêmes dangers existent à propos des techniques d’électroencéphalographie et d’imagerie cérébrale.


L’électroencéphalographie, technique simple et dénuée de dangers, garde encore aujourd’hui certaines indications pour le dépistage d’atteintes cérébrales à traduction psychiatrique comme le retard mental, l’épilepsie, les syndromes confusionnels, les troubles de l’attention, l’anxiété, les addictions ou les démences.


Plus que les anomalies diffuses décrites avec nombre de traitements médicamenteux, les anomalies localisées apparaissant en électroencéphalographie quantitative dans les troubles de l’humeur et la schizophrénie gardent actuellement tout leur intérêt.


Mais c’est aujourd’hui l’imagerie cérébrale qui porte la majorité des espoirs en matière de localisations cérébrales. Certains d’entre nous attendent toujours qu’elles nous fassent progresser dans la connaissance de l’étiopathogénie des troubles mentaux. Le caractère fulgurant des progrès techniques dans ce domaine entretient cette attente. La tomographie par émission de positons a une résolution spatiale de l’ordre du millimètre et il est de plus en plus solidement établi que certaines modifications cérébrales fonctionnelles sont concomitantes des troubles de l’humeur et des anomalies de régulation des émotions. Certaines de ces anomalies paraissent aussi aller de pair avec l’intensité des troubles psychiques. De la même façon, diverses corrélations significatives concernent l’hypodopaminergie et l’émoussement affectif ou encore le contrôle des émotions et le fonctionnement cingulaire.


Ces pistes de recherche — pour passionnantes qu’elles soient — ne doivent pas nous faire oublier que ces constats n’apportent pour l’instant que peu d’éclaircissements sur l’étiologie des troubles de l’humeur ou de la schizophrénie.



10.2 Électroencéphalographie et psychiatrie


B. Gueguen


À l’heure de l’imagerie cérébrale, la place de l’EEG en psychiatrie mérite d’être soulevée dans la mesure où cet examen n’est effectivement plus l’examen de choix pour mettre en évidence des anomalies cérébrales lésionnelles. L’EEG reste cependant un examen simple, anodin, aisément réalisable même chez les sujets agités. Cela permet dans bien des cas et à peu de frais de mettre en évidence une pathologie organique cérébrale, en vue de réorienter le patient et d’entreprendre les investigations nécessaires. L’EEG permettrait de dépister 50 % des atteintes cérébrales organiques génératrices de troubles psychiatriques isolés. Cela incite à une pratique plus systématique de l’EEG. Il reste notamment l’examen de référence pour le diagnostic des épilepsies dont les manifestations peuvent parfois prendre le masque d’une pathologie psychiatrique. Il apporte également des arguments précieux dans certaines situations diagnostiques difficiles dans le cadre des démences et du vieillissement pathologique par exemple.


Dans certaines situations, l’utilisation des techniques évoluées d’enregistrement telles que l’EEG ambulatoire (Holter EEG) ou l’EEG couplé à la vidéo sont des techniques très intéressantes et qui peuvent donner des renseignements diagnostiques précieux.


À côté de cet aspect diagnostique, l’EEG garde un intérêt incontestable dans la surveillance des effets de certaines thérapeutiques (psychotropes, ECT : électroconvulsivothérapie).


En ce qui concerne la pathologie psychiatrique, des anomalies de l’EEG ont été décrites dans diverses pathologies. Ces aspects particuliers sont importants à connaître pour ne pas conclure trop vite à une pathologie organique.


L’avènement de la micro-informatique a permis la digitalisation (numérisation) du signal EEG qui a fourni une plus grande fiabilité des enregistrements, un stockage des données chiffrées qui peuvent être restituées à tout moment. À partir d’une seule séquence de l’EEG, il est possible de visualiser le tracé selon les différents montages habituellement utilisés en EEG et non plus de faire des saisies successives. L’avantage est donc de pouvoir visualiser l’EEG au même moment selon des montages différents. Il faut cependant veiller à saisir une durée suffisante de tracés (environ 20 min), le pourcentage de chance de voir des anomalies étant lié au temps d’enregistrement. Tout tracé doit toujours comporter au moins une voire deux épreuves d’hyperpnée et une épreuve de stimulation lumineuse intermittente. Le couplage systématique de l’enregistrement vidéo à celui de l’EEG permet une stricte corrélation entre EEG et clinique, très utile dans les troubles psycho-comportementaux. La vidéo-EEG permet aussi de revoir en différé des événements cliniques auxquels le médecin n’a pas toujours pu assister.


L’American Psychiatric Association a proposé des recommandations pour les caractéristiques techniques auxquelles devraient répondre les examens EEG en psychiatrie [2]. Ces recommandations insistent sur la nécessité d’utiliser des techniques accessibles à la plupart des laboratoires, sur l’impérieuse nécessité d’une formation adaptée dont les besoins sont très grands dans toutes les structures de psychiatrie aussi bien aux États-Unis semble-t-il qu’en France et en Europe en général, sur l’importance de la détection des activités lentes et de se mettre dans des conditions techniques qui permettent de les recueillir au mieux.





Troubles de l’humeur


L’apport de l’électroencéphalographie conventionnelle dans cette indication est relativement décevant, excepté pour la mise en évidence de perturbations révélatrices d’une pathologie cérébrale exprimée par une symptomatologie d’allure dépressive. Ceci concerne surtout les syndromes dépressifs du sujet âgé : un EEG ralenti, avec une fréquence du rythme dominant postérieur se situant dans la bande thêta, parfois associé à quelques anomalies lentes en bouffées, traduit immanquablement une pathologie cérébrale organique, le plus souvent une démence de type Alzheimer ou artériopathique dont la première manifestation a été la dépression.


L’incidence des anomalies en EEG conventionnel dans les troubles de l’humeur s’étend de 20 à 40 % selon les études.


Certaines particularités ont été décrites, notamment la plus grande incidence d’anomalies EEG chez les déprimés sans antécédents familiaux ou encore l’aspect de B-Mitten (mitaines de type B), décrit par F.A. Struve et D.R. Becka dans la schizophrénie mais sans confirmation définitive. Certaines études (revue in [5]) ont rapporté une augmentation des puissances alpha et bêta chez les patients atteints de psychose maniacodépressive, ainsi qu’une augmentation de l’alpha dans les dépressions endogènes.


D’autres patterns particuliers ont été relevés dans les troubles de l’humeur comme les Small Scharp Spikes , les complexes pointes-ondes à 6 cycles/s et les pointes positives, notamment chez les sujets avec idées suicidaires. Ces aspects EEG particuliers ne sont cependant pas spécifiques et peuvent être observés dans nombre d’autres pathologies.


L’électroencéphalographie quantitative a permis de mieux décrire des anomalies de l’EEG qui sont difficiles à évaluer en EEG conventionnel [3]. Nombre d’auteurs s’accordent à trouver certaines modifications EEG chez les sujets déprimés : diminution de la puissance alpha, notamment sur les régions frontotemporales, augmentation de puissance totale sur les mêmes régions [12].


Les antidépresseurs réduisent l’activité alpha faisant suggérer une normalisation des anomalies observées en EEG quantifié. Certains ont rapporté des asymétries dans diverses bandes de fréquences, dont le lien avec certains types cliniques ou certaines anomalies fonctionnelles n’est pas établi avec certitude.


La dépression primaire serait corrélée à une augmentation de la puissance delta et le ralentissement psychomoteur à une augmentation des puissances delta et thêta [14]. Par ailleurs, le rapport gauche/droite de l’amplitude moyenne intégrée est corrélé négativement avec le degré de sévérité de la dépression. Pour L.S. Prichep et al. [16], l’analyse statistique systématique d’un certain nombre de paramètres EEG (méthode neurométrique) permet de catégoriser correctement 83 % des déprimés ainsi que 89 % des sujets normaux contrôles. La cohérence et l’asymétrie sont les plus pertinents des 11 paramètres utilisés pour cette discrimination, la cohérence frontale suffisant à elle seule à classer 70 % des déprimés. Cette même méthode permet aussi de distinguer patients unipolaires (87 %) et bipolaires (entre 85 et 90 %). Certaines épreuves d’activation à partir d’une situation émotionnelle ou d’épreuves verbales ou visuospatiales peuvent déceler des différences significatives entre déprimés et normaux, suggérant des mécanismes psychopathologiques hétérogènes. Tous ces résultats soulignent l’intérêt de l’EEG quantitative :




Psychoses – Schizophrénies


Des perturbations assez variées de l’EEG conventionnel ont été rapportées dans les schizophrénies : ralentissement global avec des aspects dits « dysrythmiques », diminution de l’activité alpha, anomalies de type épileptique, augmentation de rythmes lents thêta, activités dites choppy activity avec un alpha rare ou absent, une augmentation des rythmes bêta et une diminution de la fréquence moyenne alpha ou encore tracé d’aspect dit hypernormal avec un alpha très synchronisé et régulier [18].


Pour K.S. Kendler et P. Hays [13], l’EEG est plus volontiers normal dans les cas familiaux de schizophrénie et perturbé dans les cas sporadiques. Il peut donc être anormal chez les schizophrènes en dehors de tout traitement neuroleptique, ce qui a été considéré par certains comme une preuve d’un dysfonctionnement cérébral dans cette affection.


En fait nombre de ces études comportent des biais méthodologiques en particulier au niveau des critères diagnostiques et de l’analyse de l’EEG. Cela explique, au moins en partie, la variabilité de l’incidence des anomalies EEG rapportées qui s’étend de 9 à 60 %. En pratique, toute anomalie de l’EEG avant traitement neuroleptique (anomalies lentes, spikes temporaux) doit faire réenvisager le diagnostic de psychose primaire et rechercher une lésion cérébrale.


D’autres particularités EEG ont été signalées, notamment des aspects en mitaine de type B (B-Mitten) décrits par F.A. Struve et D.R. Becka [19] dont la signification clinique ou physiopathologique reste inconnue mais qui se rencontreraient surtout dans les affections psychotiques à prédominance affective et indiqueraient un meilleur pronostic. En fait la diminution de l’alpha est bien l’aspect classique le plus connu des modifications EEG chez les schizophrènes ainsi que l’altération de la fréquence moyenne de l’alpha et la diminution de sa réactivité.


Ont également été rapportées des augmentations des activités lentes thêta ou delta, l’augmentation des activités lentes étant le plus souvent le fait des traitements neuroleptiques.


L’EEG quantifié a permis de décrire de nombreuses anomalies dans les psychoses. La diversité de ces anomalies ne permet pas cependant de retenir des anomalies spécifiques à tel ou tel type de psychoses et notamment des anomalies susceptibles d’avoir une incidence diagnostique, thérapeutique ou pronostique.


C. Shagass [17] a montré la valeur discriminative de l’EEG pour différencier les sujets normaux de schizophrènes avérés ou latents, avec une sensibilité de 60 % et une spécificité proche de 80 %. En revanche, la différenciation EEG entre schizophrénie et manie ou dépression majeure semble plus difficile.


Malgré leur complexité, ces données indiquent que l’EEG est modifié au cours des schizophrénies, plus volontiers sur les régions frontotemporales et notamment à gauche avec augmentation des activités delta et thêta sur les régions frontales et des rythmes bêta sur les régions temporales antérieures gauches. Ces anomalies sont d’autant plus nettes que le sujet exécute des tâches complexes et apparaissent bien corrélées aux périodes d’hallucinations pendant lesquelles on note en outre la disparition de l’activité alpha sur les mêmes régions.


Les formes « positives » seraient caractérisées par un dysfonctionnement frontal confirmé par les études de débit sanguin cérébral et de PET-scan (tomographie par émission par positons couplée au scanner) à type de désinhibition et donc d’hyperactivité postcentrale. Les formes déficitaires, dont on sait qu’elles s’accompagnent d’un hypométabolisme et d’une atrophie et qu’elles répondent très imparfaitement aux thérapeutiques neuroleptiques actuelles, présentent un tracé avec alpha ralenti et hypovariable qui est lui-même peu modifié par le traitement.


Le caractère inconstant des anomalies décrites ci-dessus pourrait être le témoin de sous-types de la maladie répondant à des profils EEG différents et répondant également à des traitements neuroleptiques différents.









Confusion mentale


Un tracé EEG altéré au cours d’une confusion mentale doit faire suspecter l’organicité du trouble et faire pratiquer un examen d’imagerie en urgence, sachant que scanner et IRM (imagerie par résonance magnétique) peuvent apporter des indications chacun dans son domaine. Certaines étiologies spécifiques et cérébrales comme une encéphalite herpétique sont seules suspectées à l’EEG (anomalies temporales unilatérales plus rarement bilatérales).


Le tracé EEG est normal dans les bouffées délirantes ainsi que dans les stupeurs mélancoliques ; une altération du tracé EEG concomitante de troubles du comportement du post-partum ne permet pas de poser un diagnostic de psychose puerpérale et impose la recherche d’une pathologie cérébrale (thrombophlébite cérébrale ou autre). L’état de mal épileptique non convulsif à expression confusionnelle peut conduire à un diagnostic psychiatrique erroné et ne peut être diagnostiqué que par l’EEG qui est seul capable de distinguer une des trois formes : diffuse, frontotemporale, frontale uni ou bilatérale.


Le problème majeur n’est pas tant de poser un diagnostic que de donner une orientation. Nombre de structures d’urgence ne disposent plus de la possibilité de faire rapidement un EEG qui est alors effectué longtemps après l’apparition des signes ayant motivé l’hospitalisation, ce qui en diminue considérablement l’impact. Souvent les examens morphologiques sont effectués en premier même s’ils ont peu de chance d’apporter une réponse à la question diagnostique (un scanner cérébral ne permet pas d’éliminer une épilepsie).



Démences et vieillissement cérébral


L’EEG du sujet âgé normal garde des caractéristiques peu différentes de ce que l’on peut observer chez les sujets plus jeunes [5, 15]. Des particularités telles que le ralentissement du rythme de fond, des rythmes lents à prédominance antérieure gauche, longtemps considérées comme non pathologiques à cet âge, permettent en fait d’individualiser les sujets à risque d’involution cérébrale, chez qui les capacités cognitives s’avèrent être la limite inférieure de la norme [15]. L’EEG est donc un très bon reflet de l’état du parenchyme cérébral et de ses capacités fonctionnelles.


Les démences de type Alzheimer sont marquées par un ralentissement du rythme de base postérieur, une diminution du rythme bêta, une augmentation des rythmes lents thêta puis delta, qui deviennent prédominants au fur et à mesure que la démence s’aggrave (figure 10.1). La corrélation avec le déficit cognitif est incertaine lorsque celui-ci est léger, plus étroite lorsqu’il est modéré ou sévère (score du Mini Mental State ou test de Folstein : MMS < 23).



Les études d’EEG quantitatives [9, 15] permettent de cerner avec plus d’objectivité et de précision les modifications liées à la démence. La variabilité des aspects de l’EEG est vraisemblablement liée à des sous-groupes différents dans cette pathologie. Il a été ainsi montré qu’une fréquence moyenne (inférieure ou égale à 8,5) et un rapport des puissances alpha/thêta (inférieur à 1–1,3) permettent de séparer sujets contrôles et patients atteints de démence probable avec une spécificité de 100 % et une sensibilité de l’ordre de 60 %.


Cette sensibilité n’est pas très différente d’autres investigations paracliniques utilisées pour le diagnostic des démences notamment le SPECT (Single Photon Emission Computed Tomography). Le PET-scan serait un examen plus sensible au stade précoce des démences mais n’est pas accessible en clinique courante.


En dehors de ces applications nouvelles, l’EEG conventionnel peut être utile pour la différenciation entre dépression vraie et démence débutante devant un syndrome dépressif du sujet âgé, un tracé ralenti étant davantage en faveur d’une démence. De plus, un tracé lent chez un sujet âgé doit inciter à la prudence dans l’utilisation de certaines substances médicamenteuses (anticholinergiques, dopaminergiques). Dans le cadre des démences autres que la maladie d’Alzheimer, l’EEG permet d’orienter vers certains diagnostics tels que :



Dans les démences vasculaires l’électroencéphalogramme montre des activités lentes volontiers multifocales. L’activité alpha est longtemps préservée contrairement aux démences de type Alzheimer.




Psychopharmacologie


Il est impossible d’interpréter correctement un EEG sans connaître les médicaments pris par le patient et leur posologie, y compris les quelques jours ou semaines avant le tracé. Les principales substances susceptibles de modifier le tracé EEG sont les neuroleptiques, les anxiolytiques, les hypnotiques, les antidépresseurs, les anticholinergiques et le lithium [4].



Neuroleptiques


Les neuroleptiques entraînent des activités lentes thêta et delta diffuses qui prennent volontiers un aspect polymorphe et aigu (figure 10.2). Elles s’effacent à l’ouverture des yeux, augmentent sous hyperpnée et s’estompent nettement sous stimulation lumineuse intermittente. Ces trois caractéristiques permettent de rattacher les rythmes lents à leur origine médicamenteuse. Un ralentissement du rythme alpha postérieur (< 8 Hz) est fréquent. Enfin, des activités paroxystiques typiques (pointes, pointes-ondes) ou moins typiques (éléments lents, amples et aigus) peuvent survenir, soit spontanément, soit lors des épreuves d’activation, notamment sous stimulation lumineuse intermittente. Elles traduisent une hyperexcitabilité induite par les neuroleptiques avec un abaissement du seuil convulsif. Cela peut, dans certains cas, justifier une couverture anticomitiale pendant la durée du traitement neuroleptique. Un traitement anticonvulsivant devient obligatoire lorsque cette hyperexcitabilité a eu une traduction clinique.



Dans le syndrome malin des neuroleptiques, l’EEG est volontiers ralenti.


Les neuroleptiques peuvent aussi n’avoir aucun effet sur l’EEG notamment chez les patients pharmacorésistants. Toute anomalie EEG focalisée doit faire demander une IRM cérébrale.






Benzodiazépines et autres sédatifs


Les benzodiazépines, anxiolytiques et hypnotiques, les barbituriques, le méprobamate induisent des activités rapides abondantes proportionnelles à la posologie, d’abord sur les régions antérieures, puis sur tout le scalp pour les doses usuelles [8]. Lorsque les rythmes rapides sont très abondants, l’activité alpha postérieure peut disparaître. Lors de la stimulation lumineuse intermittente, les benzodiazépines provoquent des réponses aiguës qui n’ont pas de signification pathologique. Lorsque la dose est plus importante, apparaissent des activités lentes thêta centrales puis plus diffuses, qui signent un début de surdosage et vont, en général, de pair avec des troubles de vigilance. À un stade de plus, le tracé devient plus lent encore. En pratique, l’apparition des activités lentes doit inciter à diminuer la posologie. Les benzodiazépines modifient l’architecture du sommeil, notamment en diminuant les durées de sommeil lent profond stade IV et de sommeil paradoxal.




Électroencéphalogramme quantifié et médicaments


L’EEG quantifié permet une analyse plus fine du signal électrique et des effets des médicaments. Des études pharmaco-électroencéphalographiques [11] ont établi des profils EEG types qui permettent de classer les psychotropes. L’EEG est surtout utile lors du développement des nouvelles molécules en psychopharmacologie (pharmacocinétique, délai d’action, équivalences galéniques).




Potentiels évoqués


L’application de l’étude des potentiels évoqués en psychiatrie a été relativement décevante depuis leur découverte dans les années 1960, notamment en ce qui concerne la variation contingente négative et la P300. Ceci s’explique, en grande partie, par la grande variabilité des réponses d’un sujet à un autre mais également chez un même sujet et également par les limites pas toujours précises entre catégories diagnostiques en psychiatrie.


L’étude des potentiels évoqués a éveillé un certain intérêt dans le cadre de l’approche transnosographique des pathologies psychiatriques mais n’a pas — là encore — permis d’apporter des éléments suffisants pour confirmer certaines hypothèses.


Actuellement les potentiels évoqués sont surtout utilisés dans leur modalité tardive (ou cognitive) pour essayer de comprendre les perturbations des processus cognitifs et attentionnels au cours de certaines pathologies psychiatriques (P300, N400, Mismatch Negativity, Processing Negativity) (figure 10.3).



Cela explique que l’utilisation des potentiels évoqués en psychopathologie reste principalement du domaine expérimental, cette technique restant un outil irremplaçable de mesure objective des phénomènes psychophysiques avec une résolution temporelle de l’ordre de la milliseconde, ce que ne permet pas l’imagerie fonctionnelle qui a en revanche une résolution spatiale bien supérieure.


L’utilisation de la P300 dans le diagnostic précoce des démences n’a pas connu le développement que l’on aurait pu en attendre en tant qu’élément diagnostique d’appoint dans les situations cliniques atypiques principalement du fait de l’insuffisance de sensibilité-spécificité de la mesure.

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May 13, 2017 | Posted by in MÉDECINE INTERNE | Comments Off on 10: L’exploration fonctionnelle du cerveau

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