Technologie de neuroimagerie utilisée pour étudier le fonctionnement de la stimulation cérébrale pour le traitement de la dépression


La stimulation magnétique transcrânienne répétitive, ou rTMS, a été approuvée par la FDA en 2008 en tant que traitement non invasif sûr et efficace pour la dépression sévère résistante aux médicaments antidépresseurs. Une petite bobine placée près du cuir chevelu génère des ondes magnétiques pulsées répétitives qui traversent le crâne et stimulent les cellules cérébrales pour soulager les symptômes de la dépression. La procédure a peu d’effets secondaires et est généralement prescrite comme thérapie alternative ou complémentaire lorsque plusieurs médicaments antidépresseurs et / ou psychothérapie ne fonctionnent pas.

Malgré une utilisation accrue de la SMTr en psychiatrie, les taux de réponse des patients au traitement et de rémission de symptômes souvent invalidants ont été au mieux modestes.

Maintenant, pour la première fois, une équipe de psychiatres et d’ingénieurs biomédicaux de l’Université de Floride du Sud a appliqué une technologie de neuroimagerie fonctionnelle émergente, connue sous le nom de tomographie optique diffuse (DOT), pour mieux comprendre le fonctionnement de la rTMS afin de pouvoir commencer à améliorer l’efficacité de la technique dans traiter la dépression. Le DOT utilise des ondes lumineuses dans le proche infrarouge et des algorithmes sophistiqués (instructions informatiques) pour produire des images tridimensionnelles de tissus mous, y compris des tissus cérébraux.

En comparant des individus déprimés et en bonne santé, les chercheurs de l’USF ont démontré que cette nouvelle technique d’imagerie optique peut mesurer de manière sûre et fiable les changements d’activité cérébrale induits pendant la rTMS dans une région ciblée du cerveau impliquée dans la régulation de l’humeur. Leurs conclusions ont été publiées le 1er avril dans le Nature journal Rapports scientifiques.

Cette étude est un bon exemple de la façon dont la collaboration entre les disciplines peut faire progresser notre compréhension globale du fonctionnement d’un traitement comme le TMS. Nous voulons utiliser ce que nous avons appris de l’application du dispositif de tomographie optique diffuse pour optimiser le TMS, afin que les traitements deviennent plus personnalisés et conduisent à plus de rémission de la dépression. « 

Shixie Jiang, MD, auteur principal de l’étude, résident de troisième année en psychiatrie, USF Health Morsani College of Medicine

Le DOT a été utilisé en clinique pour imager l’épilepsie, le cancer du sein et l’arthrose et pour visualiser l’activation des régions corticales du cerveau, mais l’équipe de l’USF est la première à introduire la technologie en psychiatrie pour étudier la stimulation cérébrale avec le TMS.

«La tomographie optique diffuse est vraiment la seule modalité qui peut imager la fonction cérébrale en même temps que le TMS est administré», a déclaré le chercheur principal de l’étude Huabei Jiang, PhD, professeur au Département de génie médical et père de Shixie Jiang. Le système d’imagerie DOT utilisé pour l’étude collaborative de l’USF a été construit sur mesure dans son laboratoire de l’USF College of Engineering.

Les chercheurs soulignent trois raisons principales pour lesquelles le TMS n’a probablement pas atteint son plein potentiel dans le traitement de la dépression majeure: le ciblage non optimisé de la stimulation cérébrale; paramètres de traitement peu clairs (c.-à-d. dose de rTMS, schémas et fréquences d’impulsions magnétiques, périodes de repos entre les intervalles de stimulation) et connaissance incomplète de la façon dont les cellules nerveuses du cerveau répondent physiologiquement à la procédure.

Portable, moins coûteux et moins confinant que certains autres équipements de neuroimagerie tels que les IRM, le DOT restitue toujours des images 3D localisées à relativement haute résolution. Plus important encore, a déclaré le Dr Huabei Jiang, le DOT peut être utilisé pendant la TMS sans interférer avec les impulsions magnétiques du traitement et sans compromettre les images et autres données générées.

Le DOT repose sur le fait que des niveaux plus élevés de sang oxygéné sont en corrélation avec une plus grande activité cérébrale et une augmentation du flux sanguin cérébral, et des niveaux plus faibles indiquent moins d’activité et de flux sanguin. Certaines études de neuroimagerie ont également révélé que les personnes déprimées affichent une activité cérébrale anormalement basse dans le cortex préfrontal, une région cérébrale associée aux réponses émotionnelles et à la régulation de l’humeur.

En mesurant les changements de lumière proche infrarouge, le DOT détecte les changements dans l’activité cérébrale et, accessoirement, les changements de volume sanguin (débit) qui pourraient déclencher l’activation dans le cortex préfrontal. En particulier, le dispositif peut surveiller des niveaux modifiés d’hémoglobine oxygénée, désoxygénée et totale, une protéine dans les globules rouges transportant l’oxygène vers les tissus.

L’étude USF a analysé les données collectées auprès de 13 adultes (7 déprimés et 6 témoins sains) qui ont subi une imagerie DOT simultanément avec une rTMS à la clinique de psychiatrie ambulatoire de l’USF Health. En appliquant le protocole standard rTMS, le traitement visait le cortex préfrontal dorsolatéral gauche du cerveau – la région la plus ciblée pour la dépression.

Les chercheurs ont découvert que les patients déprimés avaient significativement moins d’activation cérébrale en réponse à la rTMS que les participants sains à l’étude. En outre, l’activation cérébrale maximale a pris plus de temps à atteindre dans le groupe déprimé, par rapport au groupe témoin sain.

Cette activation retardée et moins robuste suggère que la rTMS telle qu’elle est actuellement administrée selon les directives de la FDA peut ne pas être adéquate pour certains patients souffrant de dépression sévère, a déclaré le Dr Shixie Jiang. La dose et le moment du traitement peuvent devoir être ajustés pour les patients qui présentent des réponses affaiblies à la stimulation cérébrale au départ (traitement initial), a-t-il ajouté.

Des essais cliniques plus importants sont nécessaires pour valider les résultats de l’étude préliminaire de l’USF, ainsi que pour développer des paramètres de traitement idéaux et identifier d’autres régions dysfonctionnelles dans le cerveau affecté par la dépression qui pourraient bénéficier d’une stimulation ciblée.

« Davantage de travail est nécessaire », a déclaré le Dr Shixie Jiang, « mais les progrès de la neuroimagerie avec de nouvelles approches comme la tomographie optique diffuse sont très prometteurs pour nous aider à améliorer les résultats de la SMTr et de la dépression. »

La source:

Université de Floride du Sud (USF Health)

Référence du journal:

Jiang, S., et coll. (2021) Neuroimagerie de la dépression avec tomographie optique diffuse pendant la stimulation magnétique transcrânienne répétitive. Rapports scientifiques. doi.org/10.1038/s41598-021-86751-9.

Laisser un commentaire