Apports des microélectrodes intracérébrales dans l’étude de la physiopathologie des épilepsies focales

Introduction

Les enregistrements chroniques par microélectrodes intracérébrales nous permettent d’accéder à une meilleure compréhension des mécanismes neuronaux à l’origine des phénomènes épileptiques. La plupart de nos connaissances sur la physiopathologie des épilepsies est issue d’enregistrements électrophysiologiques obtenus à partir des modèles animaux in vivo ou d’enregistrements in vitro de tissus cérébraux animaux et humains. Malgré l’indéniable importance des enregistrements in vitro, ces méthodes ne permettent pas d’accéder de façon directe au comportement physiologique et pathologique de neurones parfaitement intégrés dans les réseaux cérébraux, chez des sujets humains éveillés et non sédatés. Les enregistrements in vivo par des microélectrodes nous permettront d’étudier le rôle modulateur des différents états de vigilance sur l’apparition d’événements pathologiques comme des crises épileptiques spontanées.

Les enregistrements par microélectrodes

L’enregistrement électrophysiologique unitaire in vivo est actuellement possible grâce à la disponibilité de microélectrodes de très petite taille et de grande impédance, connectées à des amplificateurs conçus pour acquérir des signaux avec des taux d’échantillonnage très élevés. Les enregistrements par microélectrodes sont toujours réalisés lors d’une investigation invasive préchirurgicale chez des patients atteints d’une épilepsie focale pharmacorésistante. Au cours du temps, plusieurs modèles ont été développés. En Europe, en raison de l’utilisation prééminente de la SEEG (stéréo-électroencéphalographie), les microélectrodes les plus utilisées sont de type Behnke-Fried (de la société AdTech). Dans ce modèle, des microfilaments de platinum-iridium (les microé lectrodes) sortent de l’extrémité interne de la macroélectrode standard (Fig. 1 et 2). L’implantation des micro-électrodes permet d’augmenter la résolution temporelle et spatiale de l’investigation électrophysiologique, puisque chaque contact de la microélectrode enregistre des potentiels de champs d’un petit groupe de neurones dans un volume estimé à environ 1 mm3. D’autres modèles ont été également développés, permettant à des microélectrodes (qui peuvent être aussi des tétrodes) de se déployer entre les plots des macro-électrodes (société DIXI). L’insertion des microélectrodes ne nécessite pas de modification substantielle de la procédure de calcul des trajectoires des électrodes intracérébrales, ni du geste chirurgical. Les signaux électrophysiologiques doivent être échantillonnés avec une fréquence très élevée (> 20 kHz ; dans notre centre à 32 kHz) pour obtenir des signaux ayant un ample spectre de fréquence. Ce dernier aspect est très important, car les signaux EEG (microEEG) doivent contenir les bandes de fréquence pour l’étude des LFP (c’est-à-dire les potentiels locaux de champ), mais aussi des fréquences plus élevées, afin de recueillir les potentiels d’action générés par les neurones (activité multi-unitaire ou MUA) (Fig. 1). De plus, la fréquence d’échantillonnage doit permettre d’enregistrer d’autres phénomènes neurophysiologiques comme les oscillations à haute fréquence (high frequency oscillations ou HFOs entre 80–500 Hz).

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