Modulation de l’excitabilité cortico-spinale lors de stimulation magnétique transcrânienne (TMS) et lors de monitoring électrophysiologique peropératoire

Summary description of the study

Ce projet a donc pour but l’évaluation de facteurs pouvant être utilisés en pratique clinique pour moduler l’excitabilité du faisceau cortico-spinal en rendant plus facilement détectable et donc cartographiable son cortex d’origine par l’utilisation de la TMS. Les facteurs étudiés dans le cadre de cette étude seront des stimuli sensoriels (visuels, auditifs, tactiles, olfactifs) pouvant plus ou moins engager la cognition ou les émotions. Si cela est faisable en pratique, certains facteurs potentiellement sensibilisants seront aussi évalués en peropératoire, en les présentant lors de la stimulation électrique directe du cortex, afin de sensibiliser le mapping et le monitoring du faisceau cortico-spinal et ainsi mieux le préserver lors d’une résection de tissue tumoral/cérébrale. Cette évaluation peropératoire sera en particulier possible lors de chirurgies dites éveillées, où tous types de stimuli pourront alors être appliqués, mais elle sera aussi réalisable lors d’anesthésie générale où une certaine réactivité du système nerveux peut être encore présente. L’objectif primaire est la détection d’une influence en temporalité (latence) et grandeur (amplitude) d’un stimulus paramétré sur l’activité motrice enregistrée (potentiel évoqué moteur) déclenchée par la stimulation magnétique transcrânienne (TMS) du faisceau cortico-spinal. La comparaison se fera avec la même condition mais sans stimulus afin d’obtenir des données contrôles (baseline) par patient. Les conditions peropératoires seront les mêmes, excepté que la stimulation du faisceau cortico-spinale se fera par stimulation électrique corticale. La présence d’une pathologie cérébrale ou d’une médication modulant potentiellement l’activité cérébrale pourrait avoir une influence sur la cartographie cérébrale. L’objectif secondaire est la détection d’une modification en terme spatial et anatomique de la cartographie motrice potentiellement induite par l’introduction concomitante d’un stimulus paramétré.

(BASEC)

Intervention under investigation

After written consent is obtained, the patient will undergo a TMS motor

mapping protocol routinely employed in our department. Multisensory stimuli, interspersed with control stimuli, will be presented with precise timing in conjunction with the standard recording of motor evoked potentials (MEPs). The clinical mapping procedure will remain unchanged, except for the addition of these stimuli and associated transcranial magnetic stimulation (TMS) pulses at the end of the clinical component (a few dozen in total).

The ‘surgical’ portion of the study will be conducted with patients undergoing neurosurgical procedures, where intraoperative mapping and monitoring are planned. The intraoperative mapping will follow standard procedures, with the addition of routine clinical electrical impulses synchronized with the stimuli being evaluated. MEPs will be recorded using the technique integrated into the neuromonitoring device.

(BASEC)

Disease under investigation

Le faisceau cortico-spinal est le faisceau de projection le plus important à préserver lors d’une opération pour extirper une tumeur qui se trouve à proximité ou à son contact, car la lésion de cette voie entraîne un déficit moteur pouvant aller jusqu’à l’hémiplégie. C’est la raison pour laquelle le cortex moteur et ce faisceau sont cartographiés en préopératoire par IRM fonctionnelle ou stimulation magnétique transcrânienne (TMS) ainsi que par tractographie IRM, de même que mappés et monitorés en peropératoire par électro-physiologie (1). La TMS est attrayante car elle est potentiellement plus spécifique et précise que l’IRM fonctionnelle (cible la localisation de la réponse neuronale plutôt que la localisation de la réponse vasculaire), mais apparaît moins sensible dans certaines localisations en raison de facteurs géométriques d’orientation et de profondeur par rapport au crane (2). Cela est le cas notamment de l’aire motrice du membre inférieur qui est paramédiane et qui s’étend profondément dans la fissure inter-hémisphérique. Il a par ailleurs été démontré que l’excitabilité cortico-spinale pouvait être modulée par la perception de divers stimuli, et en particulier par l’observation d’actions d’autrui, avec augmentation spécifique et dynamique de l’excitabilité des aires motrices contrôlant les muscles perçus comme impliqués dans l’action observée (3,4). Cela a plus particulièrement été étudié pour le cortex moteur de la main. Cette modulation est moins caractérisée pour le cortex moteur du membre inférieur. Si l’imagerie motrice semble particulièrement influente sur l’excitabilité cortico-spinale, cette dernière est aussi modulée, en général à la hausse, par des stimuli qui n’ont pas de rapport direct avec la motricité. Ces stimuli peuvent être simplement sensoriels, comme un son (5-7) ou une odeur (8), ou encore des stimuli engageant davantage la cognition, comme la parole (9, 10). De même, des stimuli chargés d’émotion peuvent la moduler (6, 7, 11-14). De même qu’un stimulus tactile est aussi potentialisant sur la réponse (15). Ainsi, l’application de facteurs modulant l’excitabilité cortico-spinale à la hausse pourrait servir à sensibiliser la cartographie par TMS dans une région où elle est moins sensible, et ainsi permettre de mieux détecter certaines subdivisons du cortex moteur primaire en particulier la région paracentrale. De même elle pourrait être utile en cas d’atteinte cortico-spinale, où le nombre de motoneurones peut est réduit et donc où l’ensemble peut apparaitre moins réactif. L’ajout de facteur sensibilisant l’identification anatomique des aires fonctionnelles en peropératoire par l’utilisation du neuromonitoring est peu rapportée et mal définie dans la litérature (16). Pour cette raison, l’ajout de stimuli à notre protocole de neuromonitoring peropératoire pourrait monter un effet facilitant sur le mapping cortical, particulièrement dans les conditions de chirurgie éveillée.

(BASEC)

Sponsor

Hôpitaux Universitaires de Genève

(BASEC)