Caractérisation de l’activité du cortex sensorimoteur, par électroencéphalogramme haute densité (EEG-hd), chez le jeune enfant avec paralysie cérébrale et atteinte unilatérale spastique

Characterization of the sensorimotor cortex activity, by high-density electroencephalography (hdEEG), in young children with unilateral cerebral palsy

• Auteur / Autrice : Josselin Demas
• Direction : Patrick Van Bogaert, Mickaël Dinomais
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Signal, image, vision
• Date : Soutenance le 10/12/2021
• Etablissement(s) : Angers
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mathématiques et sciences et technologies de l'information et de la communication (Rennes)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Laboratoire Angevin de Recherche en Ingénierie des Systèmes (EA7315)
• Partenaire(s) de recherche : Entreprise : Ifm3r
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Angevin de Recherche en Ingénierie des Systèmes / LARIS
• Jury : Président / Présidente : Anne Humeau
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Yannick Bleyenheuft, Mathieu Bourguignon
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Vincent Gautheron, Fabrice Wallois

Mots clés

Mots clés contrôlés

Rééducation motrice

Plasticité neuronale

Processus perceptivomoteurs

Électroencéphalographie

Infirmité motrice cérébrale

Mots clés libres

Paralysie cérébrale

Électroencéphalographie haute densité

Cohérence cortico-Cinématique

Rythme mu

Plasticité cérébrale

Réadaptation

Cerebral palsy

High-Density electroencephalography

Cortico-Kinematic coherence

Mu rhythm

Neuroplasticity

Rehabilitation

Résumé

La paralysie cérébrale (PC) regroupe un ensemble de troubles sensorimoteurs et est la conséquence d’une lésion cérébrale précoce. La PC de forme unilatérale spastique (PCU) représente 30% des individus avec PC. L’étude des marqueurs de la neuroplasticité pourrait favoriser la validation de thérapies motrices précoces en précisant leurs effets. L’électroencéphalographie (EEG) est utilisée pour investiguer le système cérébral sensorimoteur mais il existe peu d’études chez l’enfant avec PCU, encore moins en EEG haute densité (EEG-hd) qui permet une meilleure résolution spatiale. De plus, ces études se limitent à caractériser les modulations du rythme mu. L’objectif principal de cette thèse est donc de caractériser le fonctionnement du cortex sensorimoteur par EEG-hd chez le jeune enfant avec PCU en développant des paradigmes d’exploration du signal EEG destinés à étudier trois types de signaux électrophysiologiques considérés comme potentiellement intéressants : la cohérence cortico-cinématique (CKC), le rythme mu, et la connectivité fonctionnelle de repos. Dans un premier temps, une revue de la littérature a été effectuée à partir de 16 études observationnelles, et a montré que chez les individus adolescents avec PCU, le rythme mu est retrouvé chez presque tous les participants mais présente des schémas de modulation atypiques. Ensuite, la CKC a été analysée chez 12 enfants d’âge préscolaire avec PCU sur les hémisphères lésés et non lésés. Cette étude a montré que le traitement spino-cortical proprioceptif est altéré dans l'hémisphère lésé, particulièrement chez les enfants présentant des lésions cortico-sous-corticales. Enfin, les résultats préliminaires de la réactivité du rythme mu obtenus chez 7 enfants avec PCU ont montré une désynchronisation qui était supérieure sur l’hémisphère non-lésé dans la plupart des cas, ainsi que la quasi-absence de resynchronisation post-mouvement. En conclusion, le fonctionnement du cortex sensorimoteur peut être étudié précocement en EEG-hd chez l’enfant avec PCU. Des études complémentaires devront préciser la fiabilité test retest de ces signaux chez cette population, ainsi que l’apport de l’étude de la connectivité fonctionnelle de repos.

Cerebral palsy (CP) describes a group of sensorimotor disorders and is the consequence of an early brain injury. Unilateral cerebral palsy (UCP) represents 30% of individuals with CP. The study of markers of neuroplasticity could help to validate early motor therapies by clarifying their effects. Electroencephalography (EEG) is used to investigate the sensorimotor brain system, but there are few studies in children with UCP, and even fewer using high-density EEG (hdEEG), which allows better spatial resolution. Moreover, they are studying only the modulations of the mu rhythm The main objective of this thesis is to characterize the sensorimotor cortex activity using hdEEG in young children with UCP by developing paradigms of EEG signal acquisition designed to study three types of electrophysiological signals considered to be of potential interest: the cortico kinematic coherence (CKC), the mu rhythm, and the resting state functional connectivity. First, a literature review was performed based on 16 observational studies and showed that in adolescent individuals with UCP, the mu rhythm is found in almost all participants but presents atypical modulation patterns. Next, CKC was analyzed in 12 preschool children with UCP in the lesioned and non-lesioned hemispheres. This study showed that spino-cortical proprioceptive processing is impaired in the lesioned hemisphere, particularly in children with cortico subcortical lesions. Finally, preliminary results of mu rhythm reactivity obtained in 7 children with PCU showed desynchronization that more marked in the non lesioned hemisphere in most cases, and almost no post-movement resynchronization. In conclusion, the sensorimotor cortex activity can be studied in infants and young children with UCP using hd-EEG. Further studies are needed to clarify the test-retest reliability of these signals in this population, as well as the contribution of the study of resting-state functional connectivity