Optimiser la stimulation cérébrale profonde pour les patients atteints de TOCs ou de maladie de Parkinson
Le Pr Carine Karachi est neurochirurgienne et neuroscientifique. Elle co-dirige une équipe de recherche à l’Institut du Cerveau avec le Dr Brian Lau. Ses travaux portent sur la stimulation cérébrale profonde dans les troubles du mouvement et du comportement, l’analyse des réseaux neuronaux chez le primate, et l’étude de la neuroanatomie via IRM et histologie post-mortem.
Le projet du Pr Carine Karachi, intitulé « Etude des mécanismes neuroanatomiques des effets de la stimulation cérébrale profonde du noyau subthalamique chez les patients avec maladie de Parkinson ou souffrant de Troubles Obsessifs Compulsifs », est financé par la Fondation à hauteur de 80 000 € dans le cadre de l’appel à projet 2025 « Les mécanismes fondamentaux sous-tendant des approches thérapeutiques communes aux maladies du cerveau ».
La stimulation cérébrale profonde améliore les symptômes moteurs de la maladie de Parkinson, mais agit moins efficacement sur les troubles de la marche. Dans les troubles obsessionnels compulsifs (TOC), elle améliore les symptômes d’environ 60 % des patients. Pour les 40 % restants, les raisons de son inefficacité restent encore mal comprises. Comment mieux adapter cette technique à chaque patient ?
La stimulation cérébrale profonde consiste à implanter dans le cerveau une électrode reliée à un stimulateur, qui délivre un courant électrique dans une zone ciblée. L’une de ses principales cibles est le noyau sous-thalamique (NST), qui est divisée en trois régions impliquées dans le contrôle des mouvements, les fonctions cognitives et les émotions. Elles tiennent dans un volume d’environ 155 mm³, ce qui exige une grande précision de stimulation.
Le projet de recherche vise à rendre la stimulation du noyau sous-thalamique plus précise, pour améliorer son efficacité et réduire ses effets secondaires. Grâce à plusieurs techniques de modélisation anatomique, les chercheurs relieront la position de la stimulation et les fibres activées aux résultats cliniques observés. Ces travaux permettront de mieux comprendre comment la stimulation du noyau sous-thalamique agit sur la motricité dans la maladie de Parkinson et sur les circuits émotionnels dans les TOC. À terme, ils pourraient contribuer à adapter plus finement la stimulation à chaque patient.
La stimulation cérébrale profonde : un traitement des troubles moteurs et psychiatriques
La stimulation cérébrale profonde (ou SCP) consiste à implanter une électrode dans le cerveau. Reliée à un stimulateur, elle délivre un courant électrique dans une zone précise. L’une de ses principales cibles est le noyau sous-thalamique (NST), notamment utilisé pour traiter les troubles moteurs de la maladie de Parkinson et les troubles obsessionnels compulsifs (TOC). Dans les TOC, la SCP permet une amélioration chez environ 60 % des patients, mais les raisons de son absence d’efficacité chez les autres restent encore mal comprises. Dans la maladie de Parkinson, elle améliore notablement les symptômes moteurs, bien que son effet sur les troubles de la marche reste limité.
Le noyau sous-thalamique : une cible thérapeutique complexe
Si le noyau sous-thalamique est une cible privilégiée de la stimulation cérébrale profonde, c’est parce qu’il s’agit d’une structure extrêmement riche. Le NST fait partie des noyaux gris centraux, un ensemble de structures impliquées dans de nombreuses fonctions et reliées entre elles par de multiples connexions. On distingue trois régions au sein du NST : motrice, associative et limbique, qui interviennent respectivement dans les fonctions motrices, cognitives et émotionnelles. Ces trois régions sont concentrées dans un espace d’environ 155 mm³, ce qui nécessite une grande précision lors de la stimulation.
Affiner le ciblage grâce à des techniques de modélisation avancées
Le but du projet de recherche est d’optimiser la précision de la stimulation du noyau sous-thalamique afin d’améliorer l’efficacité du traitement et d’en limiter les effets secondaires. Pour cela, les données de 20 patients atteints de la maladie de Parkinson ou de TOC, traités par stimulation cérébrale profonde directionnelle, seront analysées rétrospectivement. À l’aide de différentes techniques de modélisation anatomique, les chercheurs reconstitueront le volume de tissu activé, c’est-à-dire la zone du cerveau effectivement stimulée. Ils combineront cette modélisation avec la tractographie probabiliste, une technique permettant d’identifier les faisceaux de fibres nerveuses activés, et des atlas cérébraux détaillés, qui permettent de localiser précisément les différentes régions du noyau sous-thalamique selon leur organisation cellulaire.
Ces analyses permettront de relier la position de la stimulation, les sous-régions du NST et les fibres recrutées aux résultats cliniques observés chez les patients.
Mieux comprendre les mécanismes pour personnaliser les traitements
Ces travaux permettront de mieux comprendre comment la stimulation du NST module la motricité chez les patients atteints de la maladie de Parkinson, notamment les circuits impliqués dans la marche, et les circuits émotionnels chez les patients atteints de TOC. Ils permettront également de mieux exploiter le potentiel des électrodes directionnelles, qui offrent la possibilité d’orienter la stimulation et de « sculpter » le volume de tissu activé. À terme, ces résultats pourraient contribuer à affiner le ciblage thérapeutique, à limiter les effets secondaires et à mieux adapter le traitement à chaque patient.
Equipes et partenaires : L’équipe de neurochirurgie expérimentale dirigée par le Pr Carine Karachi et Brian Lau se trouve au sein du bâtiment de l’Institut du Cerveau, sur le groupe hospitalier de la Pitié-salpêtrière. L’équipe a pour objectif d’explorer l’anatomie des régions sous-corticales et la physiologie des réseaux cérébraux impliqués dans le contrôle moteur, dans le but de développer de nouvelles thérapies et applications de la stimulation cérébrale profonde. Elle travaillera dans ce projet en collaboration avec le Dr Mallet, psychiatre, pour l’étude des TOCs.
Sources : inspiré des éléments fournis par le Pr Karachi
Photos : transmises par le Pr Karachi
Rédigé par Quentin Le Boterff, rédacteur scientifique bénévole au Pôle Recherche
