Un amplificateur pour réaliser des enregistrements simultanés de l’activité neuronale sous-tendant l’épilepsie et la cognition
Mis à jour le 14/10/2025
Porteur du projet : Julien BASTIN et Philippe KAHANE – Institut des Neurosciences (GIN – Grenoble)
Titre du projet : Approches multiniveaux des oscillations neuronales dans les réseaux cognitifs et épileptiques (AMORCE)
Équipement financé grâce à l’opération Rotary-Espoir en Tête 2022 et sélectionné par le Conseil Scientifique de la FRC : un amplificateur pour enregistrements simultanés iEEG et SUA (single unit activity) pour un montant de 140 000 €
« Nous remercions chaleureusement le Rotary- Espoir en tête et la Fondation pour la Recherche sur le Cerveau pour nous avoir soutenu. Les projets en cours n’auraient tout simplement pas pu être mis en route sans ce soutien. Grâce à votre soutien, notre communauté se renforce et nos projets d’électrophysiologie invasive humaine atteignent le plus haut niveau international» – Julien BASTIN
Description de l’équipement
La chirurgie représente la seule option thérapeutique curative chez les patients épileptiques souffrant d’une épilepsie focale, dont les crises (qui proviennent d’un endroit du cerveau localisé) résistent au traitement médicamenteux. Les échecs restent cependant nombreux, et les interventions peuvent se grever de déficits post-opératoires difficiles à anticiper, même après évaluation pré-chirurgicale rigoureuse au moyen d’enregistrements électroencéphalographiques (EEG) intracérébraux. L’acquisition d’un amplificateur permettant d’enregistrer chez les patients épileptiques l’activité unitaire des neurones dans le cortex, de façon simultanée à l’enregistrement de l’activité de large populations neuronales, permettra aux chercheurs de Grenoble de mieux comprendre les interactions entre épilepsie et cognition.
Des microélectrodes spéciales fabriquées en France seront utilisées pour explorer des régions du cerveau inatteignables avec d’autres types de microélectrodes. De plus l’enregistrement de l’activité unitaire de neurone chez l’homme est un processus long et difficile car il n’est possible d’enregistrer qu’un nombre limité de neurone par patient, ce qui allonge notablement la durée des projets scientifiques. Les centres les plus avancés au monde enregistrent environ 50 à 100 neurones par patient. Afin de parvenir à un tel résultat, il est nécessaire d’enregistrer toutes les électrodes sur le même amplificateur. Cet amplificateur permettra aux chercheurs d’atteindre voire de dépasser cet objectif. A ce jour, seuls 2 centres sont dotés de cet équipement au niveau national, et son arrivée à Grenoble permettra des avancées majeures tant au niveau clinique que scientifique.
Cet équipement dédié aux patients épileptiques sera installé au CHU Grenoble-Alpes. Grâce à lui, 4 équipes de Grenoble pourront étudier les activités neuronales qui sous-tendent l’épilepsie et la cognition. L’équipement et les données seront mis à disposition de la communauté scientifique à travers la plateforme IRMaGe de Grenoble. Le concept clé du projet est qu’il existerait des mécanismes d’interférences entre les activités neuronales pathologiques et physiologiques. Comprendre ces interférences par une approche multi-échelles (de la cellule à la population de neurone) est l’objectif du projet. Pour tester l’existence de ces mécanismes, 3 axes principaux de recherche seront étudiés :
- Le premier axe vise à tester et optimiser des algorithmes qui permettront d’identifier objectivement et automatiquement le tissu épileptique grâce à la détection multi-échelles d’oscillations rapides caractéristiques du tissu épileptique. Les chercheurs compareront ensuite l’utilité clinique des oscillations détectées et identifieront les mécanismes cellulaires sous-tendant les oscillations pathologiques.
- Le second axe vise à identifier les fonctions des régions du cortex qui sont explorées, par les électrodes implantées chez les patients, grâce à l’utilisation de tâches cognitives. Les chercheurs se concentreront sur l’étude des mécanismes neuronaux de la prise de décision et la métacognition, autrement dit la capacité d’une personne à réfléchir sur ses propres processus cognitifs, domaine pour lequel Grenoble est en pointe avec deux équipes relativement jeunes ayant récemment fait des contributions scientifiques majeures. Par ailleurs, la caractérisation de la prise de décision revêt une importance clinique indéniable puisque de nombreux troubles décisionnels sont présents dans l’épilepsie.
- Le troisième axe vise à intégrer les connaissances des deux premiers axes puisque l’objectif sera d’identifier précisément la nature des interactions entre les oscillations épileptiques et les oscillations cognitives et l’impact de ces interférences sur le comportement décisionnel et métacognitif des patients.
Ce projet AMORCE devrait ainsi permettre d’identifier de nouveaux biomarqueurs quantifiant sans ambiguïté l’épileptogénicité des tissus et leur intégrité fonctionnelle.
L’équipement
Utilisation
Actuellement plusieurs équipes ont démarré des projets avec ce nouvel équipement, deux équipes de l’Institut des Neurosciences de Grenoble et une équipe du Laboratoire de Psychologie et Neurocognition à Grenoble également.
Cet outil est utilisé pour mieux comprendre les mécanismes cérébraux impliqués dans les activités de type épileptique, ainsi que dans des fonctions cognitives comme la prise de décision. Il est mobilisé dans des projets de recherche à la fois fondamentale, visant à explorer les mécanismes cérébraux en profondeur, et clinique, c’est-à-dire directement en lien avec les patients.
Premiers résultats obtenus
Parmi les projets en cours, deux thèses explorent des questions autour de la prise de décision : comment les neurones de l’insula, région du cerveau impliquée dans la prise de décision, prennent en compte les coûts et les bénéfices lorsqu’il faut faire un choix. La deuxième cherche à distinguer, au niveau cellulaire, une décision basée sur la perception d’une décision basée sur une expérience subjective.
Les premiers résultats ont montré que quand les participants effectuent des tâches cognitives (par exemple : regarder des images, faire un choix, mémoriser une information…), certains neurones s’activent de façon spécifique en réponse à certains moments ou éléments de ces tâches (comme l’apparition d’une image ou la prise de décision). Les chercheurs peuvent donc observer quels neurones sont impliqués et leur niveau d’activité selon la tâche cognitive demandée. De premiers résultats prometteurs ont également été obtenus sur la distinction entre prise de décision perceptive et expérience subjective au niveau cellulaire.
Un troisième projet, à visée clinique, s’inscrit dans un essai multicentrique coordonné par le CHU de Toulouse. Il vise à évaluer l’intérêt de certaines activités électriques du cerveau, appelées oscillations neuronales à haute fréquence et détectées par micro-électrodes, dans le cadre du bilan pré-chirurgical de l’épilepsie. Deux patient·es ont déjà été enregistré·es à Grenoble, et plusieurs autres enregistrements sont prévus d’ici la fin de l’année.
Prochaines étapes
Les projets initiés vont continuer et de nouvelles méthodes d’enregistrements vont également être mises au point.
Photographies : Inserm, Julien Bastin et al.
Julien Bastin dirige une équipe de recherche INSERM (U1216, équipe « Cerveau, comportement et neuromodulation », Grenoble institut des neurosciences). Issu d’un parcours atypique et pluridisciplinaire, ses objectifs scientifiques visent à mieux comprendre la prise de décision par une approche fortement pluridisciplinaire. Afin de mieux comprendre les mécanismes neuronaux et computationnels de la prise de décision humaine, son équipe combine des outils de psychologie expérimentale, de modélisation (basés sur des travaux d’économie), et des neurosciences (électrophysiologie, lésion, stimulation…). La plupart des choix quotidiens sont souvent faits en moins d’une poignée de secondes, et Julien Bastin s’intéresse aux mécanismes neuronaux et aux principes mathématiques sous-jacents. Le type de question qui l’intéresse est de mieux comprendre les liens entre l’activité du cerveau et différentes composantes de la prise de décision (choix de type coûts/bénéfices par exemple). Lorsqu’il n’est pas au laboratoire, il aime escalader, pratiquer le yoga ou se baigner.
Philippe Kahane, est neurologue et neurophysiologiste, praticien hospitalier et professeur d’université à l’hôpital et à l’université de Grenoble-Alpes, en France. Il dirige l’axe des neurosciences cliniques de l’hôpital de Grenoble. Il dirige la Fédération des neurosciences cliniques à l’hôpital universitaire Grenoble Alpes. Il est reconnu comme un expert international dans l’évaluation pré chirurgicale des épilepsies pharmacorésistantes chez l’adulte et l’enfant. Ses recherches couvrent divers domaines de l’épileptologie et de la physiologie humaine, notamment la caractérisation des réseaux épileptogènes à l’aide d’enregistrements et de stimulations intracérébraux, l’évaluation des réseaux physiologiques, et la mise en œuvre de nouvelles thérapies chirurgicales telles que la stimulation cérébrale profonde. Il est rédacteur en chef adjoint de la revue internationale Epileptic Disorders et codirecteur de cours annuels de formation à l’international. Il est auteur ou co-auteur de plus de 250 articles dans des revues internationales indexées dans Medline, et a été invité à donner des conférences dans plus de 300 séminaires et réunions internationaux.
Cet équipement sera installé au sein de l’Institut de Neurosciences de Grenoble (GIN).
