Thèse soutenue

Modélisation multimodale non-invasive des pointes épileptiques
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Auteur / Autrice : Cristian Arnal-Real
Direction : Fabrice Wallois
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Biologie Santé. Neurosciences
Date : Soutenance le 26/01/2021
Etablissement(s) : Amiens
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences, technologie et santé (Amiens)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : GRAMFC - Unité de recherche Groupe de Recherches sur l'Analyse Multimodale de la Fonction Cérébrale - Groupe de Recherche sur l'Analyse Multimodale de la Fonction Cérébrale - UMR INSERM_S 1105 / GRAMFC
Jury : Président / Présidente : Philippe Derambure
Examinateurs / Examinatrices : Fabrice Wallois, Nadège Roche-Labarbe, Antoine Depaulis
Rapporteurs / Rapporteuses : Nadège Roche-Labarbe, Antoine Depaulis

Résumé

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La pointe épileptique interictal (IIS) est une caractéristique clé du réseau épileptique. Elles se caractérisent par une synchronisation neuronale accrue d'une large population de neurones. Les IIS sont les résultats d'une perturbation de l'équilibre fonctionnel entre divers compartiments neuronaux (synaptiques et non synaptiques), vasculaires et métaboliques. Pour mieux caractériser les interactions complexes à différentes échelles, une approche multimodale-multi-échelles simultanée de l'activité de ces différents compartiments autour de l'IIS est obligatoire. Dans un modèle de rat épileptique, nous avons évalué simultanément (1) la dynamique synaptique en combinant l'électrocorticographie et l'enregistrement de l'activité multi-unitaires dans le domaine temporel et temps-fréquence; (2) la dynamique non synaptique en enregistrant les modifications de la diffusion de la lumière induites par les modifications de la configuration de la membrane liées à l'activité cellulaire en utilisant le signal optique rapide; (3) la dynamique vasculaire autour de l'IIS en utilisant la spectroscopie fonctionnelle proche infrarouge et, indépendamment enregistrée mais synchronisée avec l'IIS, les changements dans le flux sanguin cérébral en utilisant la spectroscopie de corrélation de diffusion. La première altération dans les signaux mesurés était observée dans les compartiments hémodynamiques quelques secondes avant la pointe de l'IIS. Ces changements hémodynamiques ont été suivis de changements de cohérence puis de synchronisation entre les réseaux de neurones profonds et superficiels dans les 1 s précédant les pointes épileptiques. Enfin, les changements dans la diffusion de la lumière qui se sont produits avant les pointes épileptiques soutiennent l'idée d'un changement de configuration de la membrane survenant avant la pointe épileptique. Notre approche multimodale et multi-échelles met en évidence la complexité (1) des interactions entre les compartiments neuronaux, vasculaires et extracellulaires, (2) des interactions neuronales entre différentes couches, (3) des mécanismes synaptiques (cohérence et synchronisation), et (4) non synaptiques mécanismes qui ont lieu dans le réseau neuronal autour des pointes épileptiques dans un environnement hémodynamique cérébral très spécifique