Guider la chirurgie du cerveau grâce à l’électrophysiologie évoquée

Le but est d’utiliser l'électrophysiologie évoquée par la stimulation électrique directe (SED) du cerveau pendant la chirurgie cérébrale pour diagnostiquer et déterminer l'emplacement de la tumeur ou de la zone épileptogène et mieux comprendre la connectivité anatomique en ligne afin de guider la chirurgie chez les patients éveillés ou sous anesthésie générale
En cours d'exécution
01/01/2021

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31/12/2025

Objectifs principaux

En combinant mesures expérimentales et modélisation notre but est de :
- Développer l’enregistrement de potentiels évoqués et optimiser la SED pour rendre la méthode fiable et reproductible, et permettre une mesure en temps réel et in vivo de l'état électrophysiologique local (par exemple, l'excitabilité) et de la connectivité. Autrement dit, développer l'imagerie par électrophysiologie des tissus sains et malades.
– Tout en modélisant les effets de la stimulation électrique et sa diffusion, principalement à partir de modèles d'axones.
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En haut: Mesures expérimentales et Potentiels évoqués mesurés par Electrocorticographie (ECoG) lors d’une SED appliquée au niveau des faisceaux de substance blanche. En bas à gauche : Modèle conducteur 3D partitionné. Le courant injecté dans le modèle 3D au niveau des contacts des électrodes impose un champ de potentiel électrique. La définition de ce champ de potentiel se fait par une méthode d'éléments finis : un maillage tétraédrique est créé où sur chaque sommet de tétraèdres est calculé le potentiel électrique en condition quasi-statique. En bas à droite : Circuit électrique du modèle de membrane dynamique et de l'équation du câble. Le nœud central donne la description des courants en jeu pour la résolution du potentiel de membrane. La ligne du bas décrit la contribution des courants axoplasmiques à ce nœud central.

Problème identifié

La stimulation électrique directe du cerveau (SED) est utilisée depuis près d'un siècle comme outil d'exploration fonctionnelle peropératoire chez un patient éveillé (Penfield 1937, 1947). Le principe est le suivant : en appliquant transitoirement un courant électrique focal, on constate que le fonctionnement du patient est transitoirement perturbé. Cet outil permet une cartographie en temps réel des régions fonctionnelles essentielles (langage, motricité) et est aujourd'hui utilisé avec succès en pratique clinique dans la chirurgie éveillée des foyers épileptogènes et des tumeurs cérébrales : la résection peut être poussée en toute sécurité jusqu'aux limites fonctionnelles. Malgré son efficacité clinique prouvée au niveau comportemental, on en sait très peu sur les effets électrophysiologiques de la stimulation électrique. Cette compréhension est également cruciale pour le domaine émergent des nouveaux neurodispositifs technologiques utilisés en aigüe(chirurgie éveillée) et en chronique (neuromodulation, neuroprothèses et interfaces cerveau-machine).

Méthode/Technologie utilisée

Méthode d’enregistrement et de traitement des des potentiels évoqués par la stimulation électrique appliquée au cerveau. Biophysique de la stimulation électrique, modèles d’axones et équations de câble

Publications

Contacts

Emmanuel Mandonnet () & François Bonnetblanc ()

Membres

AP-HP, Inria, Hôpital Gui de Chauliac (Montpellier), Kobe University Graduate School of Medicine, Japan

Liens utiles

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