Tâches experimentales et concepts utilisés dans l`etude du contrôle

Université de Rennes 1 – UFR SVE
SYNTHESE
BIBLIOGRAPHIQUE
EN BIOLOGIE ET
BIOTECHNOLOGIES
TACHES EXPERIMENTALES ET CONCEPTS
UTILISES DANS L’ETUDE DU CONTROLE DE
L’ACTION ET DE L’IMPULSIVITE CHEZ LE
PATIENT PARKINSONIEN
Tuteur : Dr Paul Sauleau
Service des Explorations Fonctionnelles
EA 4712 « Comportements et Noyaux Gris Centraux »
CHU de Rennes – Université de Rennes 1
CORRE Géraldine | M2 Biologie-Gestion 2012/2013
Concepts et tâches expérimentales utilisés dans l’étude de l’impulsivité chez le patient parkinsonien
Remerciements
Je tiens à remercier mon tuteur, Paul Sauleau, pour m’avoir encadrée tout au long de
cette synthèse, de m’avoir permis d’approfondir mes connaissances, notamment sur le
contrôle de l’action, mais aussi pour le temps qu’il a su m’accorder.
Note des responsables du diplôme : «Le tuteur chercheur a pour rôle de conseiller
l'étudiant, l'orienter dans ses recherches bibliographiques, l'aider à comprendre les
articles, en faire une synthèse de manière logique et rigoureuse. Il ne peut vérifier
toutes les citations et interprétations de l'étudiant. Il ne peut donc s'engager vis à vis
d'éventuelles erreurs ».
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Concepts et tâches expérimentales utilisés dans l’étude de l’impulsivité chez le patient parkinsonien
Quelles sont les tâches expérimentales et les concepts utilisés dans
l’étude du contrôle de l’action et de l’impulsivité chez le patient
parkinsonien ?
Géraldine Corre
Master Biologie-Gestion, Université de Rennes 1
Résumé
La maladie de Parkinson est une maladie affectant les noyaux gris centraux. Elle induit
des symptômes moteurs et cognitifs, ces derniers étant encore mal compris. Le
traitement de cette maladie, via la médication ou la stimulation cérébrale profonde,
permet de réduire les troubles associés à la dégénérescence neuronale, mais il reste
encore compliqué de maîtriser et d’optimiser ces outils. Ces vingt dernières années, des
concepts ont été développés et nombreuses tâches expérimentales permettent
aujourd’hui de mesurer le contrôle cognitif et de comprendre le fonctionnement des
structures impliquées dans certains types de comportements, telle que l’impulsivité,
accrue chez le patient parkinsonien. Des avancées conceptuelles permettraient de
développer de nouvelles applications pratiques en vue d’améliorer la qualité de vie des
patients atteints par cette maladie.
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Concepts et tâches expérimentales utilisés dans l’étude de l’impulsivité chez le patient parkinsonien
Sommaire
Remerciements................................................................................................................................................. 1
Résumé ................................................................................................................................................................ 2
Introduction ....................................................................................................................................................... 4
I/ La maladie de Parkinson.......................................................................................................................... 5
A/ Qu’est-ce que la maladie de Parkinson ?...................................................................................... 5
B/ Traitement ............................................................................................................................................... 5
C/ Dégradation de troubles préexistants ou apparition de nouveaux troubles dans le
contrôle de l’action ..................................................................................................................................... 6
D/ Repositionnement du sujet bibliographique dans son contexte scientifique et
thérapeutique ............................................................................................................................................... 7
II / Définitions et modèles théoriques .................................................................................................... 7
A/Définition comportementale de l’impulsivité ............................................................................. 7
B/Modélisation du contrôle de l'action et de l’inhibition............................................................ 8
III / Outils expérimentaux utilisés chez l’homme dans le contrôle de l’action .................... 11
A/Simon Task ............................................................................................................................................ 11
1. Déroulement ..................................................................................................................................... 11
2. Rôle ....................................................................................................................................................... 12
3. Utilisation dans la maladie de Parkinson............................................................................... 13
4. Utilisation chez les patients parkinsoniens neurostimulés ............................................ 15
B/ Stroop Task .......................................................................................................................................... 17
C/ Flanker Task......................................................................................................................................... 20
D/ Stop Signal Task ................................................................................................................................. 23
E/ Go/Nogo task ....................................................................................................................................... 26
F/ Random Number Generation......................................................................................................... 30
Conclusion ....................................................................................................................................................... 33
Références bibliographiques ............................................................................................................... 34
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Concepts et tâches expérimentales utilisés dans l’étude de l’impulsivité chez le patient parkinsonien
Introduction
A ce jour, la maladie de Parkinson, maladie neurodégénérative affectant les noyaux gris
centraux, n’a pas encore trouvé de traitement curatif. Si les conditions des patients
parkinsoniens sont aujourd’hui améliorées, les symptômes affectent toujours la vie
quotidienne des malades. En effet, les manifestations de la maladie de Parkinson sont
nombreuses et difficiles à maîtriser. En lien étroit avec l’approche thérapeutique, la
recherche scientifique médicale vise actuellement à comprendre le mécanisme de ces
symptômes, afin de réduire significativement leurs effets. Si les médecins parviennent
aujourd’hui à traiter les symptômes moteurs, certaines fonctions ne sont toujours pas
complètement maîtrisées : c’est le cas du contrôle cognitif notamment. Ce processus
permet d’orchestrer et de coordonner des processus exécutifs, afin d’optimiser notre
comportement dans telle ou telle situation. Les troubles comportementaux, induits par
une détérioration des neurones intervenant dans la transmission de l’information, se
manifestent par exemple chez le patient parkinsonien par une impulsivité accrue. Les
raisons et le fonctionnement de ce trouble comportemental sont encore mal compris
chez le patient parkinsonien. De nombreuses tâches expérimentales sont utilisées
aujourd’hui afin de mesurer le contrôle de l’impulsivité, à travers la mesure de
l’inhibition cognitive et des modèles d’études développés.
Nous verrons tout au long de cette synthèse quels sont, d’une part, les concepts
théoriques développés, et, d’une autre part, les outils expérimentaux utilisés et leurs
interprétations, pour évaluer le rôle des noyaux gris centraux dans le contrôle de
l’impulsivité chez l’homme au cours de la maladie de Parkinson.
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Concepts et tâches expérimentales utilisés dans l’étude de l’impulsivité chez le patient parkinsonien
I/ La maladie de Parkinson
A/ Qu’est-ce que la maladie de Parkinson ?
La maladie de Parkinson est une maladie neurodégénérative qui affecte les noyaux gris
centraux (NGC), ensemble de noyaux connectés entre eux et le cortex cérébral. Elle est
caractérisée par une perte progressive des neurones dopaminergiques dans la
substance noire pars compacta, qui régule l’activité des NGC. Cette détérioration
entraine des perturbations dans le fonctionnement du réseau neuronal impliqué dans le
contrôle moteur, émotionnel, motivationnel et cognitif.
La maladie de Parkinson se traduit sur le plan moteur par une rigidité musculaire (qui
peut être associée à des douleurs et une instabilité de la posture), un tremblement de
repos, une pauvreté et une lenteur des mouvements (akinésie, bradykinésie), (Cools,
2006 ; Jankovic, 2008).
Sur le plan non-moteur, la maladie de Parkinson peut entrainer une dysautonomie
(dysfonctionnement du système nerveux autonome), des troubles du sommeil ainsi que
des troubles comportementaux et cognitifs (qui incluent une apathie, une dépression ou
une anxiété accrues, et qui peuvent aller jusqu’à la démence). En outre, la maladie de
Parkinson peut s’accompagner de comportements impulsifs (détérioration du contrôle
de l’action) voire compulsifs : boulimie, recherche compulsive de nourriture,
hypersexualité, besoin de jeu à un niveau pathologique, achats compulsifs… associés à
une certaine fascination et une répétition à examiner, agencer les objets (Ziemssen,
Reichmann, 2007).
B/ Traitement
Depuis plus d’une cinquantaine d’années, la levodopa (L-Dopa) est utilisée pour traiter
la maladie de Parkinson. Les agonistes dopaminergiques sont également utilisés pour
réduire les symptômes moteurs chez les patients parkinsoniens, seuls ou en adjonction à
la L-Dopa.
Depuis une vingtaine d’années, la stimulation cérébrale profonde (SCP) est une
technique thérapeutique également utilisée pour traiter certains patients atteints de la
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Concepts et tâches expérimentales utilisés dans l’étude de l’impulsivité chez le patient parkinsonien
maladie de Parkinson. Cette technique de stimulation intracrânienne permet de corriger
les troubles moteurs associés à la maladie de Parkinson : rigidité musculaire, pauvreté et
lenteur des mouvements (akinésie, bradykinésie) et tremblement (Kleiner-Fisman et al.,
2006 ; Limousin et al., 1995). Elle consiste en l’implantation d’électrodes de stimulation
au sein du noyau subthalamique (NST) ou du pallidum interne. Ainsi, en stimulant à
haute fréquence les noyaux implantés, la SCP agit sur leur fonctionnement pathologique
(effet inhibiteur de la stimulation) mais également sur les circuits neuronaux auxquels
ils participent. Elle peut permettre une réduction des doses médicamenteuses, allant
jusqu’à 50% (Limousin et al., 1998). Elle reste cependant réservée aux patients difficiles
à traiter pharmacologiquement. (Bergman et al., 1990, Limousin et al., 1995 ; Schroeder
et al., 2002).
C/ Dégradation de troubles préexistants ou apparition de nouveaux
troubles dans le contrôle de l’action
La diminution des symptômes moteurs grâce aux traitements antiparkinsoniens est
parfois contrebalancée par des modifications comportementales : les effets des
thérapeutiques sur les fonctions cognitives sont en effet complexes. Ils peuvent à la fois
améliorer les fonctions cognitives comme les dégrader, selon la nature de la tâche à
effectuer et le niveau de dopamine déjà présent dans le circuit dorso-striatal ou mésolimbique. Ce traitement peut, par exemple, induire un comportement impulsif chez des
patients parkinsoniens (Cools et al., 2003 ; Weintraub et al., 2006 ; Ondo et Lai, 2008 ; V.
Voon et al., 2007). Ils semblent également dégrader le contrôle de l’inhibition (Wylie et
al., 2009a ; Wylie et al., 2009b ; Wylie et al., 2012).
Si la SCP améliore les fonctions motrices, elle est également capable d’induire des
troubles cognitifs (Jahanshahi et al., 2000). En effet, chez certains patients
parkinsoniens, elle est associée à l’apparition de troubles du comportement de type
impulsivité (Smeding et al., 2007 ; Schroeder et al., 2002 ; Hershey et al., 2004 ; Thobois
et al., 2007). La dégradation des fonctions cognitives se développant préférentiellement
par stimulation de la partie ventrale du NST, il faudrait idéalement pouvoir stimuler
exclusivement la partie dorsale (sensorimotrice) afin d’améliorer les fonctions motrices
et ne pas dégrader les troubles cognitifs préexistants (Hershey et al., 2010). Ceci reste
cependant théorique et difficile à appliquer de manière pratique.
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Concepts et tâches expérimentales utilisés dans l’étude de l’impulsivité chez le patient parkinsonien
D/ Repositionnement du sujet bibliographique dans son contexte
scientifique et thérapeutique
Outre son bénéfice thérapeutique, la SCP offre la possibilité de moduler de façon
réversible le fonctionnement des NGC. Ceci a d’ores et déjà permis d’approfondir la
connaissance sur les fonctions non-motrices des NGC, tout particulièrement dans le
champ des émotions (Péron, 2012) et du contrôle de l’action (Wylie et al., 2010a ;
Rodriguez-Oroz et al., 2011). Sur le plan thérapeutique, l’apparition, chez certains
patients de troubles du comportement, nécessite cependant d’approfondir ces
connaissances afin d’affiner les modalités de stimulation profonde et les prescriptions
pharmacologiques.
Cette étape nécessite le recours à des paradigmes expérimentaux contrôlés. Ce travail a
pour objectif de décrire certains de ces outils, dans le champ du contrôle de l’action, tant
sur le plan conceptuel que sur les modalités de réalisation. Si plusieurs outils et concepts
sont disponibles, cette synthèse se focalise sur le contrôle de l’action et l’impulsivité
dans la maladie de Parkinson, qui est un modèle pathologique pertinent pour cette
étude, et sur la SCP, qui est une façon de moduler réversiblement les NGC. Ces questions
sont d’actualité avec des répercussions cliniques réelles, et s’inscrivent dans la
thématique de recherche clinique de l’unité EA 4712 de l’Université de Rennes 1 dirigée
par le professeur M Vérin. Derrière ce travail de recherche bibliographique, se trouve
donc la perspective de fournir des outils méthodologiques visant à améliorer les
conditions de vie des patients parkinsoniens.
II / Définitions et modèles théoriques
A/Définition comportementale de l’impulsivité
On décrit l’impulsivité comme une tendance à agir prématurément, sans avoir planifié la
démarche empruntée. L’impulsivité est souvent associée à une consommation de
drogues. Elle est considérée comme le résultat d’un déficit du contrôle cognitif
(Evenden, 1999). On distingue différentes formes d’impulsivité : l’incapacité à utiliser
une information externe pour réfléchir et peser les actions à venir et leurs conséquences
(impulsivité cognitive), l’incapacité à opter pour des récompenses plus grandes sur le
long terme que des récompenses petites et immédiates (aversion de remettre à plus
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Concepts et tâches expérimentales utilisés dans l’étude de l’impulsivité chez le patient parkinsonien
tard), et une détérioration à supprimer les réponses motrices impertinentes (impulsivité
motrice/de l’action), (Chamberlain et Sahakian, 2007).
B/Modélisation du contrôle de l'action et de l’inhibition
La nécessité de contrôler ses attitudes pendant une prise de décision est
particulièrement importante pour adapter son comportement à la situation. De
nombreuses études ont été menées sur l’analyse des processus cognitifs intervenant
dans le contrôle du comportement et la prise de décision, notamment en situation de
conflit ou des réponses concurrentes sont activées simultanément. Ces études utilisant
différentes tâches expérimentales (Stroop, Simon, Flanker tasks…) ont permis de
proposer un modèle théorique, le modèle à double voie (Kornblum et al., 1990 ;
Kornblum, 1994). Il distingue les processus guidés par l’intention (action volontaire), et
les processus guidés par l’association stimulus-réponse (action involontaire, impulsive).
Les stimuli empruntent simultanément deux routes : une voie indirecte (contrôlée, plus
lente), correspondant à la cible, et une voie directe (automatique, rapide), répondant aux
associations et parfois aux interférences (figure 1). Une réponse via la voie directe est
activée plus rapidement qu’une réponse transmise via la voie indirecte. En cas de stimuli
compatibles, il n’y a pas de compétition entre les deux voies, qui convergent vers
l’activation de la même réponse. Il y a facilitation, se traduisant par l’amélioration à la
fois de la précision de la réponse et du temps de réaction. En revanche, en cas de stimuli
incompatibles, les voies directes et indirectes ne mènent pas à l’activation de la même
réponse. Il y a conflit ; le temps de réaction et le taux d’erreur sont plus élevés. Les
erreurs induites par l’incapacité à inhiber la voie directe sont appelées erreurs rapides.
On parle d’effet d’interférence qui reflète le besoin d’attention et le temps
supplémentaire pour supprimer les interférences, causées par l’activation de la réponse
incorrecte dans les essais incompatibles.
Figure 1 : Modèle double-voie
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Concepts et tâches expérimentales utilisés dans l’étude de l’impulsivité chez le patient parkinsonien
Pour préciser ce modèle, Ridderinkhof et al. (Ridderinkhof et al., 2002) ont proposé
l’hypothèse d’activation-suppression, suggérant que des processus de suppression
accumulative sont utilisés pour contrer l’activation de la réponse incorrecte via la voie
directe (figure 2). En effet, la maladie de Parkinson aurait un effet sur l’activation de la
réponse automatique, due à la puissance de l’attractivité induite par le stimulus
(processus attentionnel renvoyant à la notion de « capture » de l’attention) mais
également sur la suppression de la réponse incorrecte induite par le stimulus
(renvoyant à la notion de « response-capture »), dans un contexte de contrôle des
interférences. L’hypothèse d’activation-suppression prévoit donc, avec l’augmentation
du temps mis pour répondre, une suppression des réponses rapides automatiques au
profit des réponses volontaires, plus lentes à se mettre en place. Le délai de réponse
dans ce cas traduit le temps de mise en place des réponses volontaires, c’est le « Simon
Effect ». En effet, certaines études impliquant la Simon Task ont rapporté un « Simon
Effect » réduit si le temps de réaction est relativement long. Avec un temps de réponse
augmenté, les réponses incorrectes (« response-capture »), augmentent également, mais
la suppression de ces réponses devient elle aussi plus efficace. L’activation rapide d’une
action incorrecte par des stimuli superflus, des éléments de distraction, est suivie par
une accumulation progressive d’une suppression de cette activation. Basé sur cette
dynamique temporelle, le modèle prévoit que des réactions lentes, en cas de conflit, sont
moins susceptibles d’être influencées par une activation incorrecte, car le processus de
suppression sélective a plus de temps pour se mettre en place et s’accumuler.
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Concepts et tâches expérimentales utilisés dans l’étude de l’impulsivité chez le patient parkinsonien
Figure 2 : Hypothèse d’activation-suppression
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Concepts et tâches expérimentales utilisés dans l’étude de l’impulsivité chez le patient parkinsonien
III / Outils expérimentaux utilisés chez l’homme dans le contrôle
de l’action
A/Simon Task
1. Déroulement
Dans un premier temps, un cercle de couleur apparaît sur un côté de l’écran. Les
participants sont invités à appuyer le plus rapidement possible sur le bouton-réponse
droit ou gauche selon la couleur du cercle (deux modalités de couleur : par exemple, à
gauche lorsque le cercle est bleu, et à droite lorsque le cercle est vert). Un autre stimulus
interfère dans l’activation de la réponse : la localisation du cercle, qui apparaît soit à
gauche, soit à droite de l’écran. Cela crée une situation de conflit, puisque la localisation
du cercle active la voie rapide, automatique (active la réponse du côté où le cercle
apparaît), alors que la couleur du cercle active la voie contrôlée, lente, qui mène à la
réponse correcte, car elle correspond à la consigne de la tâche (figure 3).
Si le bouton-réponse correspondant à la couleur du cercle se trouve du même côté que le
cercle apparaissant à l’écran, alors les voies impulsive et contrôlée activent la même
réponse comportementale ; il y a facilitation. En revanche, si le bouton-réponse
correspondant à la couleur du cercle se trouve du côté opposé du cercle apparaissant à
l’écran, alors la voie impulsive active une réponse contraire à celle de la voie contrôlée, il
y a interférence. C’est une situation de conflit. Le but est donc pour le participant
d’inhiber cette voie automatique, impulsive, pour supprimer la réponse incorrecte et
réaliser l’action volontaire.
Pour l’analyse, on représente les éléments de réponse (correct/incorrect), les éléments
temporels de la tâche, ainsi que les configurations de la tâche : congruent (C), non
congruent (NC) qui sont présentées avec une équiprobabilité pour chaque série d’essai
(Wylie et al., 2010b).
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Concepts et tâches expérimentales utilisés dans l’étude de l’impulsivité chez le patient parkinsonien
Figure 3 : Simon Task (inspiré de Van Den Wildenberg et al., 2010)
2. Rôle
La Simon Task est une tâche conduisant à une situation de conflit entre la voie
automatique, rapide et la voie contrôlée, lente (Simon, 1969 ; Simon, 1990). Elle permet
de voir la façon dont un stimulus, et dans quelle mesure, apportant une information,
peut provoquer une réponse forte impulsive qui interfère avec l’action souhaitée (Wylie
et al., 2010b). Elle mesure la susceptibilité de l’individu à agir sous l’impulsion d’actions
spontanées, tout comme la capacité à supprimer cette impulsion. Cette tâche est utile
dans la mesure des effets d’interférence entre ces deux voies (i.e. le Simon effect
correspondant à la réduction des performances en termes de vitesse de réponse due au
conflit). Le « Simon effect » est censé représenter le temps supplémentaire nécessaire
pour inhiber l’activation de la réponse incorrecte, impulsive, avant que la réponse
correcte ne soit activée. La Simon Task permet donc d’étudier à la fois l’activation et la
suppression des réponses impulsives interférant avec les actions volontaires.
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Concepts et tâches expérimentales utilisés dans l’étude de l’impulsivité chez le patient parkinsonien
3. Utilisation dans la maladie de Parkinson
a. Résultats
Dans les différentes études réalisées sur des patients parkinsoniens, on étudie les effets
du dysfonctionnement des NGC, sur le contrôle de l’impulsivité. On cherche à
comprendre comment agit la maladie de Parkinson sur la puissance de la réponse
automatique, mais également sur la suppression de la réponse incorrecte induite par le
stimulus (renvoyant à la notion de « response-capture »), dans un contexte de contrôle
des interférences. Les résultats nous montrent qu’en situation non conflictuelle (i.e.
essais congruents), les patients parkinsoniens ont un temps de réaction plus élevé pour
répondre, mais sont en revanche aussi précis (taux d’erreur égal) que les individus
contrôle (IC) (Schmiedt-Fehr, 2007). En revanche, les résultats sont différents en cas de
conflit : dans les deux groupes, le temps de réaction et le taux d’erreurs sont tous deux
plus élevés (Wylie et al., 2009b ; Wylie et al., 2012), mais ces effets sont augmentés chez
les patients parkinsoniens (Wylie et al., 2010a). La plupart des erreurs de la Simon Task
proviennent d’ailleurs de ces essais non-congruents.
Le taux d’erreur reste en revanche faible sur des essais congruents, tout comme sur des
essais non congruents en cas de réponse lente. Au niveau de la réponse-capture, il n’y a
pas de différence entre les patients parkinsoniens et les individus contrôle : dans les
deux cas, il y a une augmentation des réponses rapides en cas d’essai non congruent. On
remarque également que les patients parkinsoniens sont moins aptes que les individus
contrôle à supprimer la réponse incorrecte impulsive induite par le conflit (réduction du
« Simon effect » aux temps de réaction les plus longs) (Wylie et al., 2010a). Si l’on prend
en compte l’influence du traitement dopaminergique, on remarque également une
réduction de la capacité d’inhibition sur la fin de l’essai lorsque le patient n’est pas sous
traitement dopaminergique (Wylie et al., 2012).
Plusieurs études ont également émis l’hypothèse que le contrôle des interférences peut
être ajusté entre les essais (Ridderinkhof, 2002 ; Botvinick, 2001). Wylie et al (2009b)
ont donc également étudié l’effet de la maladie de Parkinson sur le contrôle proactif
(entre les essais), via cette même Simon Task. Les temps de réaction (TR) sont
majoritairement plus élevés et le taux de réponses correctes meilleur lorsque l’essai en
cours suit un essai non congruent, en comparaison des essais suivant un essai
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Concepts et tâches expérimentales utilisés dans l’étude de l’impulsivité chez le patient parkinsonien
congruent, où l’on remarque un « Simon effect » plus important. De même, on remarque
un taux de réponses-capture plus important lorsque l’essai est précédé par un essai
congruent, comparé à un essai non congruent. Si l’on compare à présent les patients
parkinsoniens aux individus contrôle, on remarque que les individus contrôle font
moins d’erreurs que les patients parkinsoniens sur les essais suivant un essai non
congruent. De même, on mesure un «Simon effect» plus grand quand l’essai est précédé
d’un essai congruent chez le patient parkinsonien que chez l’individu contrôle.
b. Interprétation
Ces résultats nous apportent des informations à la fois sur la réponse-capture, et sur la
suppression de l’activation de la réponse incorrecte chez le patient parkinsonien. On
distingue le contrôle on-line (pendant les essais) du contrôle proactif (entre les essais).
Les résultats obtenus dans les différentes études sur le contrôle on-line nous indiquent
que les deux groupes, individus contrôle et patients parkinsoniens, font autant de
réponses capture. Cela ne semble pas influencé par les traitements par agonistes
dopaminergiques. En revanche, les patients parkinsoniens suppriment moins
efficacement l’activation de la réponse incorrecte ; en effet, nous avons une différence
significative dans la distribution du TR entre les deux groupes. Enfin, la réduction de la
capacité d’inhibition quand le patient n’est pas sous médication suggère que les patients
parkinsoniens sont plus efficaces dans la suppression de l’interférence quand ils sont
sous l’influence d’agonistes dopaminergiques (Wylie et al., 2012).
En ce qui concerne le contrôle proactif, les différents résultats nous apportent des
éléments pour penser que, lorsque les candidats, qu’ils soient patients parkinsoniens ou
individus contrôle, sont en situation de conflit sur un essai (i.e. essai non-congruent), ils
sont capables de s’adapter à ce conflit et de le minimiser lorsqu’il apparaît sur l’essai
suivant. Le fait qu’il y ait plus de réponses incorrectes lorsque l’essai est précédé d’un
essai sans conflit (i.e. congruent), est en accord avec le fait qu’il y a accommodation
entre les deux essais. Cela suggère qu’après avoir été confrontés à un conflit, et après
l’avoir résolu, les participants sont capables de gérer le conflit suivant, et de minimiser la
réponse capture. L’essai non congruent permettrait donc de réduire la réponse capture
sur l’essai suivant. La capacité des patients parkinsoniens à ajuster leur contrôle cognitif
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Concepts et tâches expérimentales utilisés dans l’étude de l’impulsivité chez le patient parkinsonien
est intacte, puisqu’on ne remarque pas de différence de processus d’adaptation entre les
patients parkinsoniens et les individus contrôle. Il est intéressant de noter cependant
que les patients parkinsoniens font plus d’erreurs sur les essais suivant un essai non-
congruent que les individus contrôle, et qu’il y a un plus grand «Simon effect» chez les
patients parkinsoniens après un essai congruent. On peut donc supposer que les
individus contrôle ont un meilleur contrôle sur l’initiation de la réponse-capture après
un conflit et qu’ils ont également une capacité plus importante à inhiber la réponse
incorrecte.
La différence entre les groupes peut refléter le fait que les patients parkinsoniens et les
individus contrôle utilisent des stratégies cognitives différentes pour répondre à un
stimulus, stratégie déficiente chez les patients parkinsoniens (Schmiedt-Fehr, 2007).
4. Utilisation chez les patients parkinsoniens neurostimulés
a. Résultats
Le but est de résoudre le paradoxe qui est que la stimulation cérébrale profonde (SCP)
provoque des améliorations comme des aggravations des comportements impulsifs chez
les patients parkinsoniens.
Si l’on compare les patients parkinsoniens en condition stimulés versus non-stimulés,
les réponses motrices s’améliorent lorsque la stimulation est active. Cette amélioration
porte sur la vitesse de réponse, mais la précision des réponses diminue : le taux
d’erreurs augmente. D’une manière générale, le temps de réaction est plus long et les
erreurs augmentent dans les deux groupes lors d’essais non congruents (conflictuels).
Lorsque les patients ne sont pas stimulés, ils sont plus lents et font plus d’erreurs que les
individus contrôle. En revanche, le nombre d’erreurs rapides (puissance de la
« response-capture ») ne diffère pas entre patients parkinsoniens et individus contrôle,
que les essais soient congruents ou non-congruents.
Lorsque les patients sont stimulés, les réponses sont plus rapides que quand il n’y a pas
de stimulation (le temps de réaction diminue). En revanche, on remarque une
augmentation des erreurs rapides, impulsives, et un « Simon effect » plus important. Le
TR et la précision de la réponse (réponse correcte/incorrecte) sont moins bons lors d’un
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Concepts et tâches expérimentales utilisés dans l’étude de l’impulsivité chez le patient parkinsonien
essai conflictuel que non conflictuel : les patients font plus d’erreurs rapides
(« response-capture » plus puissante). En revanche, il n’y a pas de différence dans la
magnitude des effets d’interférence en cas de stimulation ou non.
On remarque que la présence ou l’absence de DBS n’influence pas le taux d’erreurs
rapides sur les essais congruents, contrairement aux essais non-congruents, où la
stimulation altère les réponses rapides (plus d’erreurs). Wylie et al. proposent donc que
la stimulation du NST, en cas de conflit, induit une plus forte « response-capture » en
raison des informations conflictuelles, ce qui mène à une erreur rapide, impulsive et une
interférence avec le but de l’action initiale.
b. Interprétation
La tendance générale de ces études montre que la SCP permet une réduction du temps
de réaction lors des essais conflictuels (non congruents), en comparaison des essais où
les patients parkinsoniens ne sont pas stimulés. Cette même SCP a tendance à
augmenter les erreurs impulsives pour des essais conflictuels (plus de « responsecapture »), alors que, dans le même temps, elle améliore la capacité à supprimer les
effets d’interférence au fur et à mesure que le temps passe. Les patients sous SCP sont
donc plus susceptibles de réagir impulsivement en cas de conflit, et lorsque la situation
exige une réponse rapide.
La façon dont les variations des paramètres de stimulation, l’emplacement des
électrodes et la sélection du contact influencent les processus cognitifs ne sont pas
clairement définis. De plus, élément majeur à prendre en compte dans l’analyse de ces
études, tous les patients parkinsoniens prenaient leur traitement dopaminergique
pendant le test. Or, la dopamine a déjà été liée à certaines expressions de comportement
impulsif (Wylie et al., 2012). L’interaction entre le statut du traitement médicamenteux
(on/off) et celui de la SCP (on/off) n’a pas été suffisamment pris en compte. De même la
relation entre le dosage de la dopamine et les résultats des études expérimentales n’a
pas été évaluée.
Synthèse Bibliographique – CORRE Géraldine – M2 Bio-Gestion – 2012/2013
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Concepts et tâches expérimentales utilisés dans l’étude de l’impulsivité chez le patient parkinsonien
B/ Stroop Task
1. Déroulement
Des noms de couleurs sont affichés sur un écran noir (« rouge », « vert », « jaune »,
« bleu »). Ces mots sont écris dans une certaine couleur d’encre. Le but est, pour les
participants, d’indiquer la couleur de l’encre du mot qui s’affiche à l’écran,
indépendamment de la lecture du mot présenté. Chaque mot est présenté dans sa
couleur correspondante (essai congruent, ex : « rouge » en rouge), ou dans une des trois
autres couleurs (essai non congruent, ex : « rouge » en vert). Dans ce deuxième cas, il
crée une situation de conflit ; la lecture du mot active la voie automatique, impulsive,
alors que la couleur du mot active la voie contrôlée, volontaire (figure 4). Si le mot
apparaissant à l’écran correspond à la couleur de l’encre dans laquelle il est écrit, alors
les voies contrôlée et impulsive activent la même réponse comportementale. En
revanche, si le mot apparaissant à l’écran ne correspond pas à la couleur de l’encre dans
laquelle il est écrit, alors la voie impulsive active une réponse contraire à la réponse
volontaire. Les participants doivent donc inhiber cette réponse automatique. Le nombre
d’erreurs ainsi que le temps pour finir le test sont comptabilisés pour chaque essai.
Figure 4 : La Stroop Task
2. Rôle
La Stroop Task (Stroop, 1935) évalue la capacité à inhiber la réponse automatique
(lecture des mots) en vue de provoquer la réponse correcte (qui est de lire la couleur de
l’encre), et également à évaluer l’attention sélective.
Synthèse Bibliographique – CORRE Géraldine – M2 Bio-Gestion – 2012/2013
17
Concepts et tâches expérimentales utilisés dans l’étude de l’impulsivité chez le patient parkinsonien
3. Utilisation dans la maladie de Parkinson
a. Résultats
Dans de précédentes études, Brown et Marsden (Brown et Marsden, 1988 ; Brown et
Marsden, 1991) suggèrent que les déficits cognitifs dans la maladie de Parkinson sont
dus à une attention réduite, et donc une sensibilité réduite à des stimuli externes. Une
étude plus récente a à nouveau testé ces hypothèses. Le déficit, qu’on associe à la
maladie, était absent pour deux conditions nécessitant un contrôle interne, mais était
présent dans la condition pour laquelle on demandait une forte attention. Ce déficit
sélectif est en accord avec les conclusions de Brown et Marsden, selon laquelle le déficit
cognitif dû à la maladie de Parkinson n’est pas dû au contrôle interne, mais bien à une
diminution de la capacité d’attention chez les patients parkinsoniens (Woodward et al.,
2002).
Si l’on prend en compte la médication, on constate que le taux d’erreur est plus
important au cours d’une Stroop Task lorsque les patients parkinsoniens ne prennent
pas leur traitement dopaminergique. Cela n’est pas valable après médication, où les
patients se sont améliorés, et ne présentent plus de différence significative avec le
groupe contrôle (Atbin Djamshidian et al., 2011).
Lorsque, on utilise une tâche telle que décrite ci-dessus, on parle de Stroop Task
cognitive. Une approche complémentaire consiste à évaluer l’effet du contexte
émotionnel sur les processus de contrôle de l’action. Cela peut être réalisé en
remplaçant les noms de couleurs par des mots à consonance positive (ex : « ami »),
négative (ex : « ennui ») ou neutre (ex : « maison »), ou encore en utilisant une Stroop
Task auditive avec différents contextes émotionnels : mots décrits sur des tons triste,
joyeux, dégoûté, apeuré. On utilise alors le terme de Stroop Task émotionnelle. Lorsque
l’on teste les patients parkinsoniens avec une tâche portant sur la valence émotionnelle,
on n’observe aucun déficit alors qu’au cours de la Stroop Task cognitive, les
performances des patients parkinsoniens sont moins bonnes que celles des contrôles.
Ceci s’interpréterait par la prédominance du déficit cognitif sur le déficit émotionnel, du
moins pour des patients relativement peu évolués en termes de sévérité de maladie
(Mitchell et Bouças, 2009).
Synthèse Bibliographique – CORRE Géraldine – M2 Bio-Gestion – 2012/2013
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Concepts et tâches expérimentales utilisés dans l’étude de l’impulsivité chez le patient parkinsonien
b. Interprétation
Ces résultats suggèrent que les comportements impulsifs n’affectent pas l’inhibition de
la réponse. De plus, on peut penser que l’inhibition de la réponse, nécessaire dans la
Stroop Task, n’engage pas le même processus que celui qui différencie les patients
parkinsoniens impulsifs et non impulsifs. Ce dernier doit probablement impliquer le
circuit mésolimbique de la dopamine (Atbin Djamshidian et al., 2011). Certains patients
sous traitement ont tendance à être plus lents sur des essais congruents suivis d’essais
incongruents en comparaison à des essais incongruents suivis par des essais
incongruents. Cela peut être expliqué par une connaissance accrue, venant d’un
précédent conflit et rejoint l’idée d’adaptation entre les essais (Simon Task). Le fait qu’il
n’y ait pas de différence significative dans le taux d’erreurs entre les deux groupes de
patients parkinsoniens signifie que l’incapacité à supprimer la réponse automatique, et
l’incapacité à supprimer, par exemple, l’envie de jouer, dépend de différents processus et
de différents systèmes neuronaux. Cela est en accord avec d’autres études (Voon et al.,
2007 ; Siri et al., 2010).
Selon les auteurs, les troubles du comportement impulsif (TCI) seraient intacts dans les
tâches médiées par le cortex frontal dorsal. Ces résultats sont en accord avec d’autres
études réalisées sur des patients parkinsoniens joueurs (et présentant de fait une
impulsivité « comportementale »). Celles-ci montrent une détérioration spécifique dans
l’évaluation du risque, détérioration absente au cours de tâches cognitives (Rossi et al.,
2010). Djamshidian et al. (2011) rapportent qu’il n’y a pas non plus de différence de
flexibilité cognitive entre les patients parkinsoniens avec et sans troubles du
comportement impulsif. Une hypothèse avancée serait que les processus cognitifs
impliqués dans la Stroop Task ne mobiliseraient peut-être pas le circuit dopaminergique
mésolimbique lié à l’activation des centres limbique du circuit de la récompense,
reconnus pour être anormaux chez les patients parkinsoniens avec TCI. Dans le
prolongement de cette notion, on peut rapprocher le fait qu’il n’y ait pas de corrélation
entre l’activation de l’amygdale et les performances des patients lors de la Stroop Task
(Glahn et al., 2007).
Synthèse Bibliographique – CORRE Géraldine – M2 Bio-Gestion – 2012/2013
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Concepts et tâches expérimentales utilisés dans l’étude de l’impulsivité chez le patient parkinsonien
4. Utilisation chez les patients parkinsoniens neurostimulés
a. Résultats
On constate que la SCP réduit les réponses de flux sanguin cérébral (i.e. rCBF, regional
cerebral blood flow) dans le cortex cingulaire antérieur (CCA) et dans le striatum ventral,
ce qui est associé à une diminution des performances (temps de réaction plus long),
(Schroeder et al., 2002). Dans le même temps, une augmentation de l’activation dans le
gyrus angulaire gauche, qui indique un processus de traitement de mots en cours
pendant la stimulation, concorde avec une déficience à inhiber les réponses habituelles.
b. Interprétation
La diminution de l’activation dans le CCA et le striatum ventral montrent que ces deux
parties sont une portion du circuit CCA, associé à des réponses conflictuelles. Le NST
participe à ce circuit. De plus, l’activation pendant la SCP dans le circuit CCA, alors que le
conflit de réponse est aggravé, montre bien que le NST module le circuit des NGC
thalamocortical non-moteur (Schroeder et al., 2002).
C/ Flanker Task
1. Déroulement
Une cible visuelle s’affiche sur un écran ; par exemple, une flèche horizontale ou, dans la
version originale, une lettre. Les participants doivent répondre à cette cible visuelle :
dans le cas de la flèche, à la direction vers laquelle est pointée cette flèche. Les
participants doivent actionner le plus rapidement possible un des deux boutons-réponse
indiquant la direction de la cible (i.e., droite ou gauche), tout en ignorant les éléments de
distraction qui se positionnent autour de la cible centrale (flèches pointant vers la
direction opposée ou carrés). Ces éléments de distraction comportent trois conditions :
ils activent soit la même réponse que la cible si les flèches pointent dans la même
direction que la cible (i.e., congruent), soit une réponse opposée à la cible si les flèches
indiquent une direction opposée à celle de la cible (i.e., non congruent), ou bien ces
éléments peuvent être des carrés par exemple, auquel cas ils sont considérés comme
neutres (figure 5).
Synthèse Bibliographique – CORRE Géraldine – M2 Bio-Gestion – 2012/2013
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Concepts et tâches expérimentales utilisés dans l’étude de l’impulsivité chez le patient parkinsonien
Figure 5 : Eriksen Flanker Task
2. Rôle
La Flanker Task est une tâche permettant d’étudier les processus cognitifs impliqués
dans le contrôle des interférences pendant une situation de conflit (Eriksen et Eriksen,
1974). Elle permet d’évaluer la suppression des réponses inappropriées, induites par
des interférences.
3. Utilisation dans la maladie de Parkinson
a. Résultats
Les différentes études menées par Wylie et al. (2005, 2009a, 2009b) apportent les
mêmes résultats. D’une manière générale, chez les individus contrôle et les patients
parkinsoniens, le TR et le taux d’erreurs sont similaires en situation de non-conflit. Ces
données augmentent lorsque les éléments de distraction ne correspondent pas à
l’activation de la même réponse que la cible (i.e., situation de conflit), mais cette fois
l’effet est supérieur chez les patients parkinsoniens. Si la consigne donnée aux
participants fait prévaloir la vitesse (i.e. il faut répondre le plus rapidement possible),
alors on remarque une diminution du TR mais une forte augmentation du taux d’erreurs
(réponses capture). Les individus contrôle sont ici plus rapides que les patients
parkinsoniens, en particulier sur les essais NC. Quand l’instruction donnée est de donner
la réponse correcte en priorité, aucune différence significative n’est remarquée entre les
deux groupes : les participants commettent beaucoup moins d’erreurs, mais le TR
augmente.
Synthèse Bibliographique – CORRE Géraldine – M2 Bio-Gestion – 2012/2013
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Concepts et tâches expérimentales utilisés dans l’étude de l’impulsivité chez le patient parkinsonien
On remarque également une relation entre difficultés à résoudre conflits de réponse et
degré de bradykinésie chez le patient parkinsonien (Wylie et al., 2005).
Les différences entre les études peuvent être dues au fait que les paramètres visuels
utilisés, l’angle visuel des éléments de distraction, ainsi que la durée du stimulus,
varient. Ainsi on peut par exemple remarquer que les flèches induisent un plus grand
effet d’interférence sur les patients parkinsoniens.
b. Interprétation
Les patients parkinsoniens ont un contrôle pauvre des interférences pendant la
sélection de l’action. Ils suppriment moins efficacement la réponse incorrecte, qui est
activée plus fortement. Cependant, tous les patients parkinsoniens ne montrent pas un
contrôle inhibiteur faible, comme le démontre une étude de Wylie et al. (2009a). La
réduction de cette efficacité est apparente sur la moitié des patients parkinsoniens
seulement, alors que l’autre moitié était aussi performante que les individus contrôle. On
a donc ici un sous-ensemble plus vulnérable. Cependant, cette même étude suggère que,
dans tous les cas, il y a une plus forte activation de la réponse incorrecte, suivie d’une
suppression faible. Elle apporte de nouveaux résultats : suivant le modèle d’activation-
suppression, les patients parkinsoniens sont moins capables de supprimer l’activation
de réponses conflictuelles, même si leur TR est similaire à celui des individus contrôle en
condition neutre. L’avantage de cette étude est que l’échantillon testé est trois fois plus
grand, ce qui renforce la crédibilité des résultats (Wylie et al., 2009a).
Nous avons vu que, lorsque la consigne donnée est de répondre correctement,
indépendamment du temps de réponse, le taux d’erreurs et le TR sont les mêmes chez
les patients parkinsoniens et les individus contrôle. Les patients parkinsoniens sont
donc capables de résoudre les conflits aussi bien que les individus contrôle s’il leur est
demandé de se concentrer sur la réponse correcte. Sous pression de la rapidité, il y a en
revanche plus d’effets d’interférence chez les patients parkinsoniens ; ils répondent plus
aux éléments de distraction. Ils ont de plus grandes difficultés à supprimer la réponse
capture (Wylie et al., 2009b).
Hypothèses : la perception de la pression (indication de répondre rapidement) suffit à
bouleverser le processus de sélection des patients parkinsoniens. On peut penser que
Synthèse Bibliographique – CORRE Géraldine – M2 Bio-Gestion – 2012/2013
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Concepts et tâches expérimentales utilisés dans l’étude de l’impulsivité chez le patient parkinsonien
cela est dû à une différence de temps dans l’évaluation du stimulus (temps d’évaluation
plus court car il faut répondre plus rapidement, donc mauvaise évaluation du stimulus).
D/ Stop Signal Task
1. Déroulement
Une série d’essais « Go » et « Stop » est présentée aux participants. Sur les essais « Go »,
il leur est demandé de répondre à un premier stimulus (i.e. tâche primaire) selon deux
modalités. Par exemple, une flèche verte apparaît, dirigée vers la droite ou vers la
gauche. Ils doivent répondre aussi vite que possible en appuyant avec leur main
dominante sur le bouton-réponse correspondant à la direction de la flèche (droite ou
gauche). On peut également utiliser pour modalités un carré et un cercle (i.e. le carré
correspond à la gauche, cercle à la droite).
Sur les essais « Stop », un élément supplémentaire apparaît sur l’écran, imposant aux
participants d’inhiber leur réponse. Par exemple, une croix rouge apparaît sur l’écran
après un certain délai, variable selon les essais. Les participants doivent alors éviter de
répondre et d’appuyer sur le bouton-réponse (figure 6).
Figure 6 : Stop Signal Task
2. Rôle
La Stop Signal Task (Logan et Cowan, 1984) est utilisée pour évaluer l’inhibition
motrice. Une version «conditionnelle» de cette tâche a été proposée (Aron et al., 2007).
Elle nécessite des réponses en condition “critique” (flèche d’un sens) et en condition
“non-critique” (flèche de l’autre sens). Les participants doivent inhiber leur réponse
quand le signal « stop » est présenté après un stimulus « critique », mais ignorer le signal
« stop » lorsqu’il est présenté après un stimulus « non-critique ». Cette version
Synthèse Bibliographique – CORRE Géraldine – M2 Bio-Gestion – 2012/2013
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Concepts et tâches expérimentales utilisés dans l’étude de l’impulsivité chez le patient parkinsonien
conditionnelle a l’avantage de pouvoir évaluer l’initiation de la réponse (stimulus),
l’inhibition de la réponse (essais stop « critiques »), et l’initiation de la réponse en
situation de conflit (essais stop « non critiques »).
3. Utilisation dans la maladie de Parkinson
a. Résultats
L’objet est de savoir si la maladie de Parkinson produit des effets similaires ou bien
dissociables sur l’initiation de la réponse, l’inhibition de la réponse et l’initiation de la
réponse pendant un conflit. On remarque un fort déficit sur cette tâche ; l’inhibition de la
réponse, tout comme l’initiation de la réponse (avec ou sans conflit) sont retardées
(Obeso et al., 2011). Globalement, sur les essais, les patients parkinsoniens font plus
d’erreurs et sont plus lents que les individus contrôle. Sur des essais Go « critiques », les
individus contrôle répondent rapidement et de façon exacte. Sur ces mêmes essais, les
patients parkinsoniens, en revanche, sont significativement plus lents et font plus
d’erreurs (Gauggel et al., 2004). Sur des essais GO « non-critiques », les patients
parkinsoniens font également plus d’erreurs. Ils n’inhibent pas correctement leurs
réponses et ne répondent pas au signal Stop « non-critique » aussi souvent que les
individus contrôle.
b. Interprétation
Il existe un déficit d’inhibition généralisé chez le patient parkinsonien (Obeso et al.,
2011 ; Gauggel et al., 2004). Obeso et al. (2011) suggèrent que la maladie de Parkinson
est un désordre d’inhibition autant que d’activation, et que le contrôle exécutif des
réponses est compromis en cas de conflit. En effet, on ne remarque pas seulement une
baisse de l’efficacité de l’inhibition, mais également une lenteur, un TR plus élevé par
rapport aux individus contrôle.
Pour les patients parkinsoniens, l’échec de l’inhibition n’est pas simplement dû aux TR
plus rapides sur les essais Stop-réponse, mais à un autre processus, comme par exemple
une défaillance de l’attention.
Synthèse Bibliographique – CORRE Géraldine – M2 Bio-Gestion – 2012/2013
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Concepts et tâches expérimentales utilisés dans l’étude de l’impulsivité chez le patient parkinsonien
4. Utilisation chez les patients parkinsoniens neurostimulés
a. Résultats
On remarque des changements d’activité du STN sur des bandes de fréquence beta,
gamma, theta durant une Stop Signal Task (Alegre et al., 2013 ; Ray et al., 2012). Une
diminution dans la puissance du signal du STN est observée sur la bande beta lorsque la
SCP est « on » ou « off », dans tous les essais. Cette réduction est plus importante lorsque
les essais impliquent une exécution de la réponse (contrairement à l’inhibition). Une
augmentation de la puissance du signal du NST est observée sur la bande gamma
(enregistrement de la partie dorsale et intermédiaire du NST) seulement quand le
patient est sous SCP « on » et que la réponse est exécutée. Au contraire, lorsque la
réponse est inhibée avec succès, on remarque une diminution de la puissance du signal
du NST. Enfin, sur la bande theta (enregistrement de la partie ventrale), on remarque
une augmentation de puissance du signal du NST, plus importante lorsque l’inhibition a
échoué.
D’une manière générale, les TR du signal « stop » (Stop Signal Reaction Time ; SSRT, c’est
le temps de réaction pour répondre au signal stop) sont plus lents quand le patient est
stimulé. Cependant, on peut différencier la stimulation du NST droit, pour laquelle la SCP
n’a aucun effet sur les SSRT, de la stimulation du NST gauche, où les SSRT augmentent en
cas de stimulation. Le manque d’amélioration des SSRT pendant la SCP est en désaccord
avec une précédente étude, où il a été montré que la stimulation bilatérale du NST chez
les patients parkinsoniens améliore le SSRT (Van den Wildenberg et al., 2006).
L’amélioration trouvée par Wildenberg et al. peut donc être expliquée par le fait que la
SCP améliore les fonctions motrices chez les patients parkinsoniens (Ray et al., 2009).
b. Interprétation
Ces résultats démontrent la présence de changement dans l’activité du NST, reliée à la
planification, à l’exécution et à l’inhibition de mouvements volontaires. La bande gamma
est habituellement associée avec l’action motrice, et la bande beta à l’inhibition. Les
mouvements volontaires sont accompagnés par une augmentation de l’activité gamma
et une diminution de l’activité beta dans le NST des patients parkinsoniens. C’est la
preuve la plus directe de l’implication du NST dans l’inhibition de la réponse (Alegre et
Synthèse Bibliographique – CORRE Géraldine – M2 Bio-Gestion – 2012/2013
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Concepts et tâches expérimentales utilisés dans l’étude de l’impulsivité chez le patient parkinsonien
al., 2013). Au vu des résultats de Ray et al. (2009), cette inhibition impliquant le NST
pourrait être interrompue lors de la SCP, ou tout du moins retardée.
De récentes études ont supposé que la SCP dégrade les SSRT en interrompant la fonction
normale du NST, et que l’inhibition de la réponse est latéralisée. Au regard des résultats
d’Alegre et al., cela voudrait dire que la stimulation du NST droit dégrade plus la
performance que la stimulation du NST gauche (Aron et Poldrack, 2006). Or, d’autres
études ont montré le contraire : la stimulation du NST gauche dégrade significativement
la performance, alors que la stimulation du NST droit n’a pas d’effet (Ray et al., 2009).
On peut alors seulement supposer que la SCP du NST droit a également entrainé des
améliorations dans les SSRT en altérant l’activité au sein du cortex droit, qui est une
partie dominante du processus stop-signal.
E/ Go/Nogo task
1. Déroulement
Les participants sont face à un écran, où s’affichent deux stimuli différents. Lorsqu’un
premier stimulus apparaît (ex : cercle ou lettre), les participants sont invités à appuyer
le plus rapidement possible sur un bouton-réponse ; c’est l’essai Go, l’activation de la
réponse. A l’inverse, ils doivent éviter d’appuyer sur ce même bouton-réponse lorsque
l’autre stimulus apparaît (ex : X ou chiffre 5) ; c’est l’essai NoGo, où intervient le contrôle
inhibiteur.
Synthèse Bibliographique – CORRE Géraldine – M2 Bio-Gestion – 2012/2013
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Concepts et tâches expérimentales utilisés dans l’étude de l’impulsivité chez le patient parkinsonien
Figure 7 : Go/NoGo Task
2. Rôle
La Go/NoGo Task évalue la capacité à sélectionner et à inhiber une réponse motrice
inappropriée et involontaire.
3. Utilisation dans la maladie de Parkinson
a. Résultats
Le TR est plus élevé dans l’essai Go/NoGo que dans l’essai Go (Ballanger et al., 2009). De
plus, plus la complexité du choix est élevée (en cas de conflit pas exemple), plus le TR est
également élevé.
D’autres études ne constatent pas de retard chez les patients parkinsoniens (pas de TR
plus élevé), malgré un taux d’erreur plus important par rapport aux individus contrôle
(Bokura et al., 2005). Enfin, durant l’inhibition motrice, les patients parkinsoniens
montrent une activation dans le cortex préfrontal et les NGC, et également une réponse
réduite et peu cohérente dans le cortex occipital. (Baglio et al., 2011).
b. Interprétation
Des changements fonctionnels cortico-subcorticaux, impliquant non seulement le cortex
pré-frontal mais également le cortex temporo-occipital, seraient présents chez les
patients parkinsoniens lors d’une tâche telle que la Go/NoGo.
Synthèse Bibliographique – CORRE Géraldine – M2 Bio-Gestion – 2012/2013
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Concepts et tâches expérimentales utilisés dans l’étude de l’impulsivité chez le patient parkinsonien
Les résultats suggèrent qu’il y a une dégradation sélective de la fonction inhibitrice chez
les patients parkinsoniens, et que ce déficit peut être lié à une fonction exécutive
détériorée dans le lobe frontal (Bokura et al., 2005).
4. Utilisation chez les patients parkinsoniens neurostimulés
a. Résultats
La SCP du NST chez les patients parkinsoniens peut contribuer à des comportements
impulsifs pendant des décisions conflictuelles. Cela est peut-être lié au rôle joué par le
NST qui, en relayant un signal « hold your horses », permettrait d’avoir plus de temps
pour choisir la bonne option (Franck et al., 2007). On remarque que la stimulation
bilatérale améliore significativement les symptômes moteurs chez les patients
parkinsoniens durant une tâche Go/NoGo (Campbell et al., 2008). En effet, la SCP
bilatérale permet une diminution du TR et améliore l’évaluation motrice pendant la
tâche, mais cependant altère l’inhibition de la réponse (plus d’erreurs pendant les essais
NoGo ; les patients parkinsoniens répondent quand même malgré le signal), (Ballanger
et al., 2009 ; Hershey et al., 2010, Hershey et al., 2004, Ray et al, 2009). Ces changements
comportementaux sont accompagnés par des changements d’activité synaptique : il y a
une réduction de l’activation dans les réseaux corticaux, responsables de l’inhibition de
la réponse « on-line » et proactive. De même, on remarque une diminution de l’activité
dans le cortex pré-moteur gauche (CPM), l’aire motrice supplémentaire (AMS), le cortex
cingulaire antérieur (CCA) et le cortex frontal inférieur (CFI) (Ballanger et al., 2009 ; Van
Veen et al., 2008). Dans une autre étude, la réduction de l’inhibition est associée à une
augmentation d’activité dans le CCA, ce qui n’est pas en accord avec l’hypothèse que la
SCP induit des lésions du NST. Campbell et al. proposent alors que la SCP améliore les
fonctions du NST, mais provoque également un rythme non favorable à des processus
cognitifs, ce qui pourrait également expliquer la réduction de l’inhibition. Une autre
étude, dont l’objectif principal est d’étudier l’influence de la localisation de la SCP sur les
comportements du patient parkinsonien, montre que la stimulation dorsale et ventrale
du NST améliore les symptômes moteurs. En revanche, seule la stimulation ventrale du
NST affecte les performances sur la tâche Go/NoGo , en augmentant le taux d’erreurs,
sans pour autant affecter le TR (Hershey et al., 2010).
Synthèse Bibliographique – CORRE Géraldine – M2 Bio-Gestion – 2012/2013
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Concepts et tâches expérimentales utilisés dans l’étude de l’impulsivité chez le patient parkinsonien
b. Interprétation
Dans toutes les études, la SCP entraine bien une amélioration motrice, mais les effets sur
les fonctions cognitives sont variables (Campbell et al., 2008). Certaines études
démontrent une amélioration de l’inhibition lorsque le patient parkinsonien est traité
par SCP (Van den Wildenberg et al., 2006), en suggérant que les résultats sont dus à une
amélioration des symptômes parkinsoniens, et non à l’influence de la SCP sur la
sélection et l’inhibition de la réponse. La plupart des études en concluent le contraire
comme celle d’Hershey et al. (2004). Lorsque le NST est stimulé, la capacité des patients
parkinsoniens à prendre leur temps pour donner la réponse correcte lors d’un conflit est
réduite. Le taux d’erreurs plus élevé de la tâche pendant la stimulation montre
clairement que les patients parkinsoniens ont plus de mal à inhiber leurs réponses
pendant le signal NoGo. C’est là la première caractéristique de mesure de l’impulsivité
(Hershey et al., 2004). Pendant la SCP, les fonctions motrices sont donc améliorées,
tandis que l’inhibition (fonction cognitive) est détériorée. La position neuro-anatomique
du NST peut être un facteur important sur le fait qu’il soit un relai dans la modulation de
l’inhibition, et qu’il prévienne l’activation de réponses incorrectes. Il est donc possible
que la SCP ait une forte influence sur l’aptitude à contrôler ce mécanisme d’inhibition. La
stimulation induit une diminution de l’activité dans différentes structures du cerveau
(CPM, AMS, CCA et CFI). Or ces structures sont impliquées dans les fonctions motrices et
cognitives, et sont notamment connues pour être activées lors de l’inhibition, la
détection et l’intégration des conflits. La diminution de l’activité dans le CCA est
soutenue par une autre étude, qui montre que la SCP réduit la connexion entre le CCA et
les sorties d’information des NGC. De plus, le CFI droit, impliqué dans le processus
d’inhibition, est désactivé pendant la SCP. La SCP compromettrait donc directement les
commandes de l’inhibition. Ces éléments peuvent donc être l’explication d’une capacité
d’inhibition réduite chez les patients parkinsoniens (Ballanger et al., 2009). Comme l’a
souligné l’étude de Campbell et al., la réduction de l’inhibition pourrait également être
expliquée par l’idée que la SCP améliore les fonctions du NST, mais provoque également
un rythme non favorable à des processus cognitifs. Le fait que la localisation de la SCP ait
une influence sur les performances durant la tâche Go/NoGo permet de faire une
hypothèse sur une sous-division du NST. Les fonctions motrices seraient alors réparties
sur le NST ventral et dorsal, tandis que les fonctions cognitives, seraient réparties sur la
Synthèse Bibliographique – CORRE Géraldine – M2 Bio-Gestion – 2012/2013
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Concepts et tâches expérimentales utilisés dans l’étude de l’impulsivité chez le patient parkinsonien
région ventrale du NST. Ces déductions ont des implications cliniques qui prendraient
en compte la localisation de la SCP au sein du STN pour se focaliser sur certaines
fonctions (Hershey et al., 2010).
F/ Random Number Generation
1. Déroulement
La tâche Random Number Generation (RNG), (Spatt et Goldenberg, 1993) est une tâche
cognitive dont le protocole est assez simple. Il est demandé aux participants de générer
un nombre entre 1 et 9, de façon aléatoire, en synchronisation avec un stimulus, pour
100 essais. L’analogie avec le « tirage de chiffres d’un chapeau » est utilisée pour
illustrer le concept de hasard (Anzak et al., 2013). Les 100 chiffres générés par le
participant sont enregistrés, tout comme le temps qui a été nécessaire pour les générer.
2. Rôle
La tâche RNG est connue pour engager un certain nombre de processus cognitifs ; parmi
eux, un besoin de supprimer les réponses habituelles : il faut en fait générer des
nombres grâce à un hasard « contrôlé ». C’est un travail sur la mémoire mais aussi les
processus d’exécution (Jahanshahi et al., 1998).
3. Utilisation dans la maladie de Parkinson
a. Résultats
SI la RNG est décrite comme une tâche de « hasard », en réalité on constate que les
participants ont tendance à compter pour éviter de répéter deux fois le même nombre à
suivre. S’il n’y a pas de différence significative entre les individus contrôle et les patients
parkinsoniens, on perçoit que les individus contrôle comptent deux par deux, alors que
les patients parkinsoniens comptent un par un. Ces biais sont aggravés chez les patients
parkinsoniens si on associe une tâche attentionnelle à la RNG (Brown et al., 1998). Les
patients parkinsoniens ont plus de mal à supprimer les réponses habituelles (Obeso et
al., 2011). On remarque l’activation de différentes structures du cerveau pendant la
tâche RNG chez les individus contrôle : cortex préfrontal (médian et latéral) et cortex
pariétal (médian et supérieur), tandis que les patients parkinsoniens ne montrent
aucune activité dans les structures frontales médianes. Lorsque le rythme de la tâche
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Concepts et tâches expérimentales utilisés dans l’étude de l’impulsivité chez le patient parkinsonien
s’accélère, les individus contrôle présentent une augmentation du flux sanguin cérébral
(i.e. rCBF, regional cerebral blood flow) dans le segment interne droit du globus pallidus,
et une réduction dans le cortex frontal. Les patients parkinsoniens, en revanche,
montrent un profil opposé (Dirnberger et al., 2005). Durant la tâche RNG, des
augmentations significatives de la puissance du potentiel de champ local sont observées
sur une bande de fréquence gamma. Ces augmentations ont été associées au nombre de
« paires répétées » (i.e. qui reflète l’évitement des participants à répéter le même
nombre à la suite), (Anzak et al., 2013).
b. Interprétation
Les résultats suggèrent tout d’abord que le dysfonctionnement exécutif chez les patients
parkinsoniens est associé au fait que ces patients n’arrivent pas à moduler l’activation
frontale lorsque la tâche demande une attention accrue. Ce déficit est lié à un flux
sanguin cérébral réduit dans le globus pallidus, structure impliquée directement dans le
relai de l’information vers le cortex frontal (Dirnberger et al., 2005). Cette attention
aurait également pour effet de supprimer les biais naturels impliqués dans les
performances de la tâche RNG. Cependant, la pathophysiologie de la maladie de
Parkinson altérerait cette suppression, et donc favoriserait les conséquences induites
par les biais (Brown et al., 1998). Enfin, l’activité gamma du NST est importante pour
comprendre le processus de sélection de la réponse et de répétition sur des essais
successifs. Ces résultats concordent avec le rôle du NST dans le processus de contrôle de
la réponse, comme la suppression des réponses habituelles et la conversion vers une
sélection de réponse plus appropriée (Anzak et al., 2013). D’une manière générale, ces
résultat démontrent un déficit d’inhibition généralisé chez le patient parkinsonien
(Obeso et al., 2011).
4. Utilisation chez les patients parkinsoniens neurostimulés
a. Résultats
Les patients parkinsoniens ont une meilleure performance lorsque le NST est stimulé ;
en revanche, cette performance est plus mauvaise quand le globus pallidus est stimulé
(Jahanshahi et al., 2000). Une autre étude montre que la stimulation bilatérale du NST
provoque une détérioration de la performance, avec l’activation de réponses habituelles
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Concepts et tâches expérimentales utilisés dans l’étude de l’impulsivité chez le patient parkinsonien
et la perte du côté « aléatoire » de ces réponses. De même, le flux sanguin cérébral (i.e.
rCBF) diminue dans certaines structures cérébrales : le gyrus frontal dorsal gauche, le
gyrus frontal inférieur, le cortex préfrontal dorsolatéral, le cortex cingulaire antérieur
droit et postérieur, tandis qu’il augmente dans le globus pallidus interne droit (Thobois
et al., 2007).
b. Interprétation
Le changement de performance avec la stimulation du globus pallidus n’est pas
significatif. La stimulation de cette structure reste aujourd’hui très complexe
(Jahanshahi et al., 2000). Cependant, la modification de flux sanguin à travers les
différentes structures cérébrales montre que la SCP affecte les relations entre les
structures préfrontales et le globus pallidus. Elle activerait donc la sortie d’information
du globus pallidus, mais inhiberait certaines fonctions des aires préfrontales et
cingulaires (Thobois et al., 2007).
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Concepts et tâches expérimentales utilisés dans l’étude de l’impulsivité chez le patient parkinsonien
Conclusion
Les nombreuses études portées sur les patients parkinsoniens apportent en majorité les
mêmes résultats. A travers les différentes tâches expérimentales, il en ressort une
impulsivité induite par la maladie, accrue par la stimulation cérébrale profonde. Les
patients parkinsoniens ont incontestablement un contrôle de l’inhibition faible par
rapport aux individus sains. Si certaines de ces tâches font l’objet de beaucoup d’études,
comme la Simon Task ou encore la Stop Signal Task, la maladie de Parkinson laisse
encore beaucoup de possibilités de recherche. En effet, la Flanker Task par exemple, n’a
pas été réalisée sur des sujets parkinsoniens sous stimulation cérébrale profonde.
Si ces études apportent beaucoup dans la compréhension des mécanismes intervenant
dans le contrôle de l’inhibition chez les patients parkinsoniens, les limites de ces
recherches concernent principalement l’incertitude sur les facteurs jouant sur la
variabilité de ces déficits. Le rôle des traitements dopaminergiques sur les interférences
(en situation de conflit), n’est pour l’instant pas clair. Les consignes données aux
participants semblent également avoir un impact fort sur leur performance : Van Veen et
al. (2008) ont émis l’idée que le patient requiert moins d’activation pour atteindre la
réponse sous consigne de vitesse que sous précision. On peut donc supposer que le seuil
d’activation est plus bas quand la consigne de la tâche est la vitesse que quand la
consigne est la précision. La façon dont la stimulation cérébrale profonde affecte
l’inhibition est elle aussi incertaine : il est difficile de savoir si elle a un impact sur la
réussite de l’inhibition ou sur sa rapidité. Enfin, et c’est probablement le point le plus
important, il reste à déterminer dans quelle mesure les résultats expérimentaux,
obtenus au cours de tâches standardisées, reflètent les troubles de l’impulsivité ou du
contrôle de l’action observés en situation réelle. En d’autres termes, peut-on à l’heure
actuelle transposer les résultats expérimentaux aux observations de troubles du
comportement observés chez les patients parkinsoniens ?
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