Stimulations magnétiques transcrâniennes et aphasie chronique post-AVC : individualisation et modifications électrophysiologiques induites

Transcranial magnetic stimulations and chronic post-stroke aphasia : individualization and electrophysiological changes

• Auteur / Autrice : Sophie Arheix-Parras
• Direction : Bertrand Glize
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences cognitives et Ergonomie - Option Sciences Cognitives
• Date : Soutenance le 02/10/2023
• Etablissement(s) : Bordeaux
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sociétés, politique, santé publique (Talence, Gironde ; 2011-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Bordeaux population Health
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Isabelle Hesling
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Xavier de Boissezon, Adrian Guggisberg

Mots clés

Mots clés contrôlés

Neurostimulation

Aphasie

Accident vasculaire cérébral

Thérapeutique par l'exercice

Maladies cérébrovasculaires

Aphasie

Mots clés libres

Aphasie

AVC

Stimulation magnétique transcrânienne

Potentiel évoqué relié

EEG

Aphasia

Stroke

Transcranial magnetic stimulation

Event-related potential

EEG

Résumé

Si le traitement de référence pour la récupération de l’aphasie post-AVC (Accident Vasculaire Cérébral) est l’orthophonie, les stimulations cérébrales non invasives, telles que les stimulations magnétiques transcrâniennes répétées (rTMS), constituent de nouvelles pistes pour sa récupération. La majorité des études dans ce domaine utilisent des stimulations inhibitrices ciblant le gyrus frontal inférieur (IFG) droit, avec pour objectif de réduire l’effet possiblement délétère l’hémisphère contralésionnel. Or, ce principe, issu de la théorie de la balance interhémisphérique, minimise le rôle complexe de l’hémisphère droit, notamment son rôle prépondérant dans le cadre de troubles sévères post-AVC. De plus, la cible corticale majoritairement choisie en rTMS est le gyrus frontal inférieur droit (i.e., homologue de Broca), ceci quel que soit le type de troubles langagiers que présente la personne aphasique. Cependant, ce choix de stimuler principalement cette zone corticale est réducteur de l’organisation complexe des réseaux langagiers. Notre première interrogation s’est donc centrée sur les possibilités et la pertinence d’individualiser la rTMS (cible corticale et paramètres), afin d’en améliorer l’impact langagier pour les personnes aphasiques. Par ailleurs, l’exploration des mécanismes neurobiologiques sous-tendus par la rTMS est encore peu développée, notamment en électroencéphalographie (EEG). Or, les études via EEG, et plus particulièrement l’analyse de potentiels évoqués reliés (ERP), sont des approches pertinentes pour explorer les processus se déroulant lors de tâches langagières, grâce à leur grande précision temporelle. De manière exploratoire, nous nous sommes alors interrogés sur les modifications EEG induites par la rTMS au niveau de tracés ERPs dans des tâches de dénomination d’images auprès de patients aphasiques post-AVC. Nous avons développé trois études expérimentales au modèle Single Case Experimental Design (SCED), afin d’analyser les possibilités d'individualisation de la rTMS. La première étude a proposé la comparaison de stimulations facilitatrices versus inhibitrice de l’IFG droit pour les patients présentant une aphasie sévère à la phase chronique (n=6). Les résultats retrouvés ont été hétérogènes, permettant une remise en question de la balance interhémisphérique et mettant en avant l’importance de l’hémisphère droit dans la récupération. Dans une deuxième étude, nous avons proposé de choisir la cible corticale en fonction de la spécificité des troubles présentés par la personne aphasique : nous avons alors utilisé un protocole de rTMS visant le cortex moteur des lèvres pour des personnes présentant des troubles de type phonologique (n=3). Les résultats comportementaux ont été positifs, soulignant la pertinence de choisir la cible corticale en fonction de la spécificité des troubles langagiers. La troisième étude s’est centrée sur un participant gaucher souffrant d’une aphasie sévère à la suite d’un AVC droit. Nous avons adopté pour cette dernière étude une démarche très individualisée afin de déterminer la stimulation la plus efficace pour ce participant au profil atypique. Ces trois études ont permis de mettre en avant la pertinence de proposer une approche plus individualisée de la rTMS. En parallèle de ces résultats comportementaux, nous avons exploré les différences de tracés ERPs en tâche de dénomination des participants avant et après application des protocoles de rTMS. Ces analyses n’ont pas encore permis d’établir un biomarqueur électrophysiologique d’efficacité de la rTMS, mais de nombreuses pistes d’analyses sont proposées (i.e., analyses en temps fréquence, comparaison à des groupes de personnes neurotypiques), ainsi que des perspectives pour de futures recherches, proposant notamment des analyses ERPs plus à distance du protocole.

Speech and language therapy is the gold standard for the recovery of post-stroke aphasia. However, non-invasive brain stimulations, such as repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS), offers new avenues for recovery. The majority of studies use inhibitory rTMS targeting the right inferior frontal gyrus (IFG), to reduce the deleterious effect of the undamaged hemisphere. However, this principle, based on the interhemispheric balance theory, downplays the complex role of the right hemisphere, particularly its predominant role in severe post-stroke language impairments. Furthermore, the right IFG (i.e., Broca’s homolog) is the most used cortical target in rTMS, regardless of the language feature impairments of the person with aphasia. Thus, the choice to stimulate this cortical area reduces the complex organization of language networks. Therefore, our first question focused on the possibilities of individualizing rTMS (cortical target and parameters) to improve its impact on language for post-stroke aphasia. In addition, the exploration of the neurobiological mechanisms underlying rTMS is still underdeveloped, particularly in electroencephalography (EEG). However, EEG studies, and more specifically the analysis of Event-Related Potentials (ERPs), are relevant approaches for exploring the processes taking place during language tasks, thanks to their high temporal accuracy. As an exploratory approach, we investigated EEG changes induced by rTMS in people with post-stroke aphasia, using ERPs in picture naming tasks. We developed three experimental studies based on the SCED (Single Case Experimental Design), to analyze the individualization potential of rTMS. The first study compared facilitatory versus inhibitory stimulations of the right IFG in persons with severe chronic aphasia (n=6). The results were heterogeneous, allowing us to question the interhemispheric balance and the importance of the damaged hemisphere for aphasia recovery. In a second study, we proposed to choose the cortical target according to the specificity of the language impairments presented by the participants: we used an rTMS protocol targeting the right motor cortex of the lips for people with phonological impairments (n=3). The behavioral results were positive, underlining the possibility and relevance of choosing the cortical target according to language impairments. The third study focused on a left-handed participant with severe aphasia following a right hemispheric stroke. In this last study, we adopted a highly individualized approach to determine the most effective stimulation for this participant with an atypical profile. Together, these three studies highlighted the relevance of proposing a more individualized approach for rTMS in post-stroke aphasia. In parallel with these behavioral results, we explored the differences in participants’ ERPs in the naming task before and after rTMS. These analyses have not yet established an electrophysiological biomarker of rTMS efficacy, but many avenues of analysis are suggested (i.e., time-frequency analyses, comparison with groups of neurotypical individuals), as well as perspectives for future research, particularly the long-term effect of rTMS in ERPs.