Approche intégrative de la voie ventrale du langage étudiée par stimulation électrique corticale et sous-corticale, connectivité effective et structurelle

Integration of Language studied by Electrical Cortical and Sub-cortical Intermittent Stimulation

• Auteur / Autrice : Olivier Aron
• Direction : Louis Maillard, Fabien Rech
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la vie et de la santé
• Date : Soutenance le 21/11/2024
• Etablissement(s) : Université de Lorraine
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale BioSE - Biologie, Santé, Environnement
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Ingénierie Moléculaire, Cellulaire et Physiopathologie (Vandœuvre-lès-Nancy)
• Jury : Président / Présidente : Sophie Colnat
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Louis Maillard, Fabien Rech, Agnès Trébuchon-Da Fonseca, Olivier Després, Martine Gavaret
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Agnès Trébuchon-Da Fonseca, Olivier Després
• DOI : 10.70675/7ab8c69dz52b2z4186z8906z16d52d26f405

Mots clés

Mots clés contrôlés

Épilepsie temporale

Chirurgie

Cerveau -- Stimulation

Cortex temporal

Troubles du langage

Mots clés libres

Zone Basale temporale du Langage

Stimulation corticale

Connectivité effective

Épilepsie pharmaco-Résistante

Effective Connectivity

Basal Temporal Language Area

Cortical stimulation

Drug resistant epilepsy

Résumé

L’aire basale temporale du langage (BTLA) est définie lors du bilan pré chirurgical de l'épilepsie par les stimulations électriques corticales (SEC) de haute fréquence dans le cortex temporal ventral (CTV) qui induisent des anomies ou paraphasies lors des tâches de dénomination (sites éloquents). Les modèles actuels du langage, malgré la reconnaissance d'un courant ventral, échouent à proprement intégrer cette entité. Sa définition, nécessitant des techniques invasives et le déficit cognitif inconstant observé après la résection du CTV en seraient des explications plausibles.Nous avons utilisé des potentiels évoqués cortico-corticaux (CCEP) obtenus en appliquant des CES de basse fréquence sur des sites éloquents (BTLA) dans le CTV pour calculer leur connectivité effective et la comparer à celle des sites non éloquents dans les mêmes structures anatomiques. De plus, nous avons évalué l'étendue de la résection dans la BTLA chez des patients traités par lobectomie temporale antérieure et sa corrélation avec l'évolution de la mémoire verbale (MV), à la fois précoce (<1 an) et tardive (>1 an) postopératoire, utilisant un test de rappel libre différé.Les résultants montraient, globalement, une connectivité plus importante des sites éloquents par rapport aux sites non éloquents. L’analyse approfondie de la connectivité des sites éloquents plaide en faveur d’un réseau temporal basal du langage (BTLN), structuré autour des projecteurs postérieurs, tandis que le gyrus fusiforme agissait comme intégrateur. Le BTLN était fortement connecté à l'amygdale et à l'hippocampe, contrairement aux sites non éloquents, à l'exception du gyrus fusiforme (FG) antérieur qui avait une connectivité très forte pour les sites éloquents et non éloquents. La localisation de la BTLA dans le CTV est caractérisée par une variabilité interindividuelle considérable. Nous avons trouvé une corrélation significative entre l'étendue de sa résection et le déclin de la MV à court et long terme et qui n’était pas corrélée à l’étendue de la résection dans le CTV à long terme.Ces observations nous amènent à reconsidérer la BTLA comme entité fonctionnelle plutôt qu’une « aire », mieux décrite par un réseau temporal basal du langage. Sa connectivité spécifique plaide pour un rôle de convergence entre des processus lexicaux et sémantiques au sein du courant ventral du langage, avec le GF agissant comme interface. La lobectomie temporale antérieure devrait être adaptée individuellement pour préserver le BTLN autant que possible, afin de minimiser l’impact cognitif à long terme. Les SEC dans les cortex éloquents mais dispensables comme le CTV devraient être considérées non pas comme un «gold standard» pour délimiter une « zone interdite », mais plutôt comme une « gold strategy » pour révéler des biomarqueurs de l'architecture fonctionnelle.

The Basal Temporal Language Area (BTLA) is recognized in the context of epilepsy surgery when high-frequency cortical electrical stimulation (CES) of the ventral temporal cortex (VTC) triggers anomia or paraphasia during naming tasks, thereby defining eloquent sites. Despite acknowledging a ventral language stream, current cognitive language models fail to properly integrate this entity. The strict definition requiring invasive techniques and the inconsistent cognitive decline observed after resection of the VTC may serve as explanations.We utilized cortico-cortical evoked potentials (CCEP) obtained by applying low-frequency CES to eloquent sites (BTLA) within the VTC to calculate their functional connectivity and compare it to that of non-eloquent sites in the same anatomical structures. Furthermore, we assessed the extent of BTLA resection in patients treated with anterior dominant temporal lobectomy and its correlation with verbal memory (VM) evolution, both early (<1 year) and late (>1 year) postoperatively, using a free delayed recall test.Results showed that, overall, within the VTC, eloquent sites were associated with increased functional connectivity compared to non-eloquent sites. Further analysis suggested the eloquent sites to form a basal temporal language network (BTLN) structured around posterior projectors, while the fusiform gyrus acted as an integrator. The BTLN was strongly connected to the amygdala and hippocampus, unlike the non-eloquent sites, except for the anterior fusiform gyrus (FG), that showed a strong connectivity for both. FG was also found to be a strong projector for non-eloquent sites’ connectivity. As BTLA showed great inter-individual variability, a significant correlation was found between the extent of its resection and the decline in VM, both early and late postoperatively. While the extent of VTC resection was independently associated with early VM decline, only BTLA resection extent correlated with long-term VM impairment.These observations lead us to reconsider the BTLA as a functional entity rather than merely an “area,” better described by a basal temporal language network. The specific connectivity of this BTLN argues for a functional convergence role between lexical and semantic processes in the ventral stream, with the FG serving as interface. Anterior temporal lobectomy should be carefully tailored individually to preserve as much of the BTLN as possible to minimize long-term cognitive impairment. CES in eloquent but dispensable cortex areas such as the VTC should be regarded not as a “gold standard” for delineating a “forbidden zone,” but rather as a “gold strategy” for revealing biomarkers of functional architecture.