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Efficacité des techniques de stimulation corticale non-invasive dans le traitement des douleurs chroniques et apport de la neuro-imagerie à la compréhension des mécanismes d'action et la recherche de biomarqueurs pronostiques

par Hasan Hodaj

Thèse de doctorat en BIS - Biotechnologie, instrumentation, signal et imagerie pour la biologie, la médecine et l'environnement

Sous la direction de Chantal Delon-martin et de Jean-Pascal Lefaucheur.

Thèses en préparation à l'Université Grenoble Alpes , dans le cadre de École doctorale ingénierie pour la santé, la cognition, l'environnement (Grenoble) , en partenariat avec Grenoble Institut des Neurosciences (laboratoire) et de Equipe - Emmanuel Barbier - Physique/EDISCE - Neuroimagerie Fonctionnelle et Perfusion Cérébrale (equipe de recherche) .


  • Résumé

    Les techniques de la stimulation cérébrale non invasives, principalement la stimulation magnétique transcranienne répétitive (rTMS) et la stimulation transcranienne par courant continu (tDCS), constituent des alternatives nouvelles et intéressantes dans le traitement des douleurs chroniques réfractaires. Leur intérêt réside dans leur innocuité et leur bonne tolérance. Nombreuses études confirment l'efficacité de la rTMS et de la tDCS dans les douleurs chroniques. L'analyse de la littérature montre que la stimulation du cortex moteur par la rTMS à haute fréquence ≥ 5Hz, apporte un effet antalgique de plus de 30% chez 46% à 62% des patients souffrant de douleurs neuropathiques. Cependant, la plupart des études sont de courte durée. Seulement quelques études récentes ont rapporté l'utilisation et l'efficacité des techniques de la stimulation non invasive pour soulager les douleurs chroniques à long terme, par la pratique des séances de maintien pendant plusieurs mois (principalement la rTMS). Les techniques de neuromodulation agissent sur la douleur par différents mécanismes. En raison de leurs différents mécanismes d'action, la rTMS et la tDCS peuvent avoir des indications sélectives dans le traitement de la douleur. Pour cette raison, il parait intéressant de comparer l'effet antalgique entre la rTMS et la tDCS et de déterminer si ces stimulations ont une incidence sur la cartographie sensori-motrice cérébrale en imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf), afin de mieux comprendre leurs mécanismes d'action. L'application de la rTMS et de la tDCS sur le cortex moteur pour soulager les douleurs chroniques est basée sur les résultats obtenus par la stimulation invasive du cortex moteur épidural, depuis le début des années 90, dans le traitement des douleurs chroniques réfractaires. Compte tenu des effets bénéfiques qui peuvent être obtenus dans le traitement des douleurs chroniques réfractaires par les techniques de stimulation corticale ou médullaire utilisant des électrodes implantées chirurgicalement, il apparaît licite d'étudier les effets antalgiques à long terme que pourraient produire les techniques de stimulation non-invasive du cortex et de la moelle. La thèse comporte un volet clinique et un volet neuro-imagerie. Volet clinique I. Evaluation de l'effet antalgique de la tDCS et de la rTMS dans les douleurs neuropathiques chroniques pharmaco-résistantes (étude randomisée en groupes croisées). II. Comparaison de l'effet antalgique de la stimulation non invasive du cortex moteur (tDCS et rTMS) et de la stimulation trans-spinale (tsDCS) dans l'algoneurodystrophie des membres (étude randomisée en groupes parallèles). III. Evaluation de l'efficacité prophylactique de la tDCS dans les migraines chroniques (étude randomisée en double aveugle, contrôlée versus placebo). IV. Etude de l'effet antalgique de la rTMS à long terme chez les patients souffrant de douleurs neurophatiques chroniques, en fonction de leur profil clinique. Volet neuro-imagerie I. Analyse, au moyen de l'IRMf, des modifications éventuelles des cartes corticales sensori-motrices induites par la rTMS ou la tDCS à court terme (J5) et comparaison entre les deux techniques. II. Analyse, au moyen de l'IRMf, des modifications éventuelles de la cartographie cérébrale induites par la rTMS à long terme et corrélation entre ces modifications et l'effet antalgique de la stimulation corticale. III. Etude des modifications centrales de la perfusion cérébrale qui pourraient être en lien avec les douleurs neuropathiques chroniques (séquence non invasive grâce à pCASL : plateforme IRMaGe, IRM Achieva 3.0T dStream, Philips). IV. Utilisation de l'imagerie cérébrale pour améliorer le ciblage de la zone corticale stimulée par la rTMS.

  • Titre traduit

    Efficacy of non-invasive cortical stimulation techniques in the treatment of chronic pain and contribution of the neuroimaging in the understanding of the mechanisms of action and for the research of prognostic biomarkers


  • Résumé

    The techniques of non-invasive brain stimulation, mainly the repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS) and the transcranial direct current stimulation (tDCS) are new and promising alternatives in the treatment of refractory chronic pain. Their interest resides in their safety and good tolerance. Numerous studies about the use of rTMS or tDCS demonstrated significant analgesic effects in patients suffering from chronic pain. In the literature, motor cortex rTMS at high frequency ≥5Hz shows an analgesic effect of more than 30% in 46% to 62% of treated patients with chronic neuropathic pain. However, reported results are usually of short duration. Only a few recent studies have reported the use and efficacy of non-invasive stimulation techniques (mainly for rTMS), to relieve chronic pain in the long term, by maintenance therapy with repeated sessions for several months. The neuromodulation techniques may act on pain by different mechanisms. Because of their different mechanisms of action, rTMS and tDCS may have selective indications in pain therapy. Therefore, it seems interesting to compare the antalgic effect between rTMS and tDCS and to determine if these stimulations have any difference in the cortical sensory-motor map of the brain in functional Magnetic Resonance Imaging (fMRI), in order to better understand their mechanisms of action. The application of rTMS and tDCS over the motor cortex for chronic pain relief is based on the results provided by invasive epidural motor cortex stimulation, in the treatment of refractory chronic pain, since the beginning of the nineties. Based on the beneficial effects that can be obtained in the treatment of refractory chronic pain by cortical or medullary stimulation techniques using surgically implanted electrodes, it seems licit to study the long-term analgesic effects that could be produced by non-invasive stimulation techniques of the cortex and the spinal cord. The thesis includes a clinical and a neuroimaging component. Clinical component I. Evaluation of the analgesic effects of rTMS versus tDCS in patients suffering from chronic neuropathic pharmacoresistant pain: à randomized crossover study. II. Comparison of the analgesic effect between the motor cortex stimulation (tDCS and rTMS) and the trans-spinal stimulation (tsDCS) in the algoneurodystrophy of members: a randomised clinical study in parallel groups. III. Evaluation of the prophylactic efficacy of tDCS in chronic migraines: a randomized double-blind placebo controlled study. IV. Long-term maintenance of rTMS analgesic effects in patients suffering from chronic neuropathic pain, according to their clinical profile. Neuroimaging component I. Analysis, by means of fMRI, of the modifications of cerebral cartography induced by rTMS or tDCS in short term (D5) and comparison between the two techniques. II. Analysis, by means of fMRI, of the possible modifications in brain mapping induced by rTMS in long term (D180) and correlation between these modifications and the analgesic effect of cortical stimulation. III. Study of central modifications of cerebral perfusion that may be related to chronic neuropathic pain (non-invasive sequence thanks to pCASL: plateform IRMaGe, IRM Achieva 3.0T dStream, Philips). IV. Using of brain imaging to improve targeting of the cortical area stimulated by the rTMS.