Etude multimodale des altérations du schéma moteur et prémoteur et de la plasticité cérébrale dans la Sclérose en Plaques

Multimodal Study of Motor and Premotor Schema Alterations and Brain Plasticity in Multiple Sclerosis

• Auteur / Autrice : Benjamin Bardel
• Direction : Jean-Pascal Lefaucheur
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Neuroscience
• Date : Inscription en doctorat le ; Soutenance le 31/01/2024
• Etablissement(s) : Paris 12
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Sciences de la Vie et de la Santé (Créteil ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : ENT Equipe excitabilité nerveuse et thérapeutique
• Jury : Président / Présidente : Defer Gilles
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean-Pascal Lefaucheur, Samar Ayache, Arnaud Delval, Dominique Guehl, Sophie Ngwintin
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Arnaud Delval, Dominique Guehl

Mots clés

Mots clés libres

Sclérose en plaques

Préparation motrice

Cortex moteur

Pertubations spectrales liées au mouvement

Électroenceéphalographie

Cartographie motrice

Multiple Sclerosis

Motor preparation

Motor cortex

Event-Related Spectral Pertubations

Electroencephalography

Motor mapping

Résumé

La sclérose en plaques (SEP) est une maladie inflammatoire chronique du système nerveux central (SNC), caractérisée par l’accumulation de lésions de démyélinisation et de dégénérescence axonale tout au long de son évolution. Ces anomalies sont à la base de différents troubles neurologiques, notamment moteurs, souvent responsables du handicap dans cette pathologie. L’objectif des différents travaux de cette thèse de sciences était d’évaluer l’apport de différentes méthodes d’explorations neurophysiologiques du schéma moteur dans la Sclérose en Plaques, afin de mieux comprendre les altérations de ce schéma moteur et les mécanismes sous-jacents de plasticité cérébrale motrice. La première étude avait pour objectif d’évaluer l’existence d’anomalies de préparation motrice dans cette pathologie, en enregistrant le potentiel de préparation motrice (Bereitschaftpotential) chez des patients atteints de SEP au cours de deux tâches motrices (simple et complexe), et en les comparant à un groupe témoin de sujets sains. Cette étude a montré une mise en jeu plus précoce et diffuse du Bereitschaftspotential notamment de sa composante précoce, et corrélée à la durée d’évolution de la maladie. Le deuxième travail de cette thèse visait à évaluer les changements de perturbations spectrales liées au mouvement au cours de différentes tâches motrices chez des patients atteints de SEP. Comparativement à un groupe de sujets sains, nous avons montré une activation corticale des régions motrices retardées corrélée à la réduction de volume des noyaux caudés, mais également un défaut d’inhibition corticale post-mouvement. La troisième étude est une revue de la littérature sur l’utilisation de l’EEG dans la SEP, notamment son apport dans l’exploration du schéma moteur. Nous avons ainsi analysé méthodiquement 26 articles de la littérature en rapportant les techniques d’analyse du signal EEG employées et les différentes anomalies retrouvées. Ainsi, nous avons identifié les anomalies EEG les plus fréquemment retrouvées dans la SEP, au repos et lors du mouvement, reflétant les altérations du réseau sensorimoteur dans cette maladie. De plus, nous montrons comment certains biomarqueurs peuvent être utilisés pour des approches thérapeutiques de neuromodulation et de rééducation motrice. Enfin, le quatrième travail de cette thèse visait à déterminer si la stimulation magnétique transcrânienne guidée par l'image (SMTn) pouvait fournir des biomarqueurs de la plasticité du cortex moteur dans la SEP. En cartographiant bilatéralement le cortex moteur de la main et de la jambe chez 68 patients, nous avons montré un élargissement des cartes motrices avec une distribution des potentiels évoqués moteurs moins dense chez les patients atteints d’un handicap faible à modéré (EDSS <3) comparé à des patients SEP avec un handicap élevé (EDSS ≥3). Ainsi, nous avons montré l’utilité de la cartographie motrice par SMTn pour caractériser et quantifier la plasticité cérébrale motrice chez les patients atteints de SEP.

Multiple Sclerosis (MS) is a chronic inflammatory disease of the central nervous system (CNS), characterized by the accumulation of demyelination lesions and axonal degeneration throughout its course. These abnormalities underlie various neurological disorders, particularly motor disturbances, often responsible for disability in this condition. The objective of this thesis was to assess the contribution of different neurophysiological exploration methods of the motor network in Multiple Sclerosis, in order to better understand the alterations in this network and the underlying mechanisms of motor cerebral plasticity. The primary objective of the first study was to assess motor preparation impairments by recording the readiness potential (Bereitschaftspotential) in patients with Multiple Sclerosis (MS) during two motor tasks (simple and complex), compared to a control group of healthy subjects. This study revealed an earlier onset with widespread distribution of the Bereitschaftspotential, particularly its early component, correlated with the disease duration. The second study aimed to evaluate changes in movement-related spectral perturbations during different motor tasks in patients with Multiple Sclerosis (MS). Compared to a group of healthy subjects group, we demonstrated a delayed cortical activation of motor regions correlated with the reduction in volume of the caudate nuclei. Additionally, we observed a decrease in post-movement cortical inhibition. The third study is a review of literature on the contribution of electroencephalography in Multiple Sclerosis (MS), particularly its contribution to assess an treat motor disorders. We systematically analyzed 26 articles, reporting the various EEG signal analysis techniques and the abnormalities found. Thus, we identified the most frequently encountered EEG abnormal patterns in MS, at rest and during movement, reflecting alterations in the sensorimotor network in this disease. Additionally, we demonstrate how some biomarkers could be used for neuromodulation and motor rehabilitation therapeutic approaches. Finally, the last study of this thesis aimed to determine whether neuronavigated transcranial magnetic stimulation (nTMS) could provide biomarkers of motor cortex plasticity in Multiple Sclerosis (MS). By performing a 4-limb motor cortical mapping in 68 patients, we demonstrated an enlargement of motor maps with a less dense distribution of motor-evoked potentials in patients with mild to moderate disability compared to patients with high disability. Therefore, we highlighted the contributions of motor mapping using nTMS to characterize and quantify motor cerebral plasticity in patients with MS.