MISE AU POINT Stimulation magnétique transcrânienne et accident vasculaire cérébral Transcranial magnetic stimulation and stroke B. Glize1, 2, D. Guehl2, P. Dehail1, I. Sibon3 L 1 Service de MPR, pôle de neurosciences cliniques, CHU de Bordeaux, et EA 4136, université BordeauxSegalen. 2 Service de neurophysiologie clinique, pôle de neurosciences cliniques, CHU de Bordeaux. 3 Unité neurovasculaire, hôpital Pellegrin, pôle de neurosciences cliniques, CHU de Bordeaux. es accidents vasculaires cérébraux (AVC), en majorité d’origine ischémique, mais aussi hémorragique, constituent un enjeu de santé publique majeur. L’AVC est la troisième cause de décès et la première cause de handicap et de perte d’autonomie. En France, on dénombre actuellement 130 000 nouveaux cas par an et le vieillissement de la population va conduire à une augmentation de ce chiffre dans les prochaines années. Plusieurs études ont permis d’évaluer en partie le coût global des AVC. Aux États-Unis, en 1993, le coût direct a été estimé à 17 milliards de dollars et le coût indirect à 13 milliards de dollars. En France, l’étude ECIC (étude du coût de l’infarctus cérébral) a montré que le coût direct moyen de la prise en charge d’un AVC est de 18 000 euros pour la première année, dont 30 % pour les soins de suite et de rééducation, et 8 % pour les soins ambulatoires. Après 46 mois sans récidive, le coût cumulé des soins ambulatoires est plus élevé que celui des 6 premiers mois après un AVC. La qualité de vie est diminuée ; l’atteinte motrice de la main et les troubles de la cognition spatiale et du langage en sont les principales raisons. Par conséquent, l’un des grands défis de la prise en charge après un AVC est le développement des thérapies innovantes qui ont pour objectif l’amélioration de la récupération fonctionnelle. Des traitements efficaces combinant une prise en charge précoce en unité de soins intensifs neurovasculaires, une prise en charge en service de rééducation spécialisé, avec des soins de kinésithérapie, d’ergothérapie, d’orthophonie et de neuropsychologie, permettent d’améliorer le pronostic fonctionnel. Ces traitements sont essentiellement fondés sur des mesures dites conservatrices. Outre certains espoirs pharmacologiques (1), le développement des méthodes de stimulation cérébrale corticale non invasives − comme la stimulation magnétique transcrânienne (TMS) et la stimulation transcrânienne directe par courant continu (tDCS) − 162 | La Lettre du Neurologue • Vol. XVIII - no 5 - mai 2014 peut maintenant être considéré comme une source de nouvelles approches rééducatives. Dans cet article, nous nous appliquerons à synthétiser les principaux travaux utilisant la TMS dans la pathologie vasculaire cérébrale après un bref rappel de son principe électrophysiologique. Principes de la TMS et de la TMS répétitive L’effet de la TMS découle de la loi d’induction électromagnétique décrite par Faraday en 1831. Un courant qui change rapidement dans le temps produit un champ magnétique qui, à son tour, peut induire un champ électrique et donc un courant dans un élément conducteur placé à proximité. En 1985, A.T. Barker et al. (2) ont mis au point le premier appareil permettant de créer un courant électrique dans les réseaux neuronaux du cortex cérébral chez l’homme, en faisant circuler un courant intense et bref dans une bobine conductrice placée au-dessus du scalp. Le champ magnétique créé par le courant dans la bobine est peu atténué par les tissus et induit un champ électrique capable de dépolariser les neurones corticaux (figure 1). L’étendue de la zone stimulée dépend principalement du type de bobine utilisée et de l’intensité de la stimulation. Les bobines circulaires ont un site de stimulation large alors que les bobines en “figure de 8” ou “papillon” permettent de limiter la zone stimulée à quelques centimètres carrés avec une profondeur de champ plus importante. La TMS peut être appliquée par stimulation unique, méthode d’étude des potentiels évoqués moteurs (PEM) quand la stimulation est appliquée sur le cortex moteur primaire M1, mais aussi au travers de paires de stimuli séparés par un intervalle variable, le TMS double choc. La stimulation répétitive, ou rTMS, est composée de trains d’impulsions magnétiques. Points forts Mots-clés » La stimulation magnétique transcrânienne rentre dans le cadre des stimulations corticales non invasives et a un intérêt pronostique et thérapeutique dans l’AVC. » L’étude de l’excitabilité corticale et des potentiels évoqués moteurs a un intérêt pronostique dans la récupération motrice après un AVC, associée aux critères cliniques habituels. » La stimulation répétitive permet d’agir sur le déséquilibre de la balance interhémisphérique qui participe à l’aggravation des symptômes après un AVC. » De nombreuses études suggèrent un intérêt de la stimulation répétitive associée à une rééducation classique, avec une amélioration fonctionnelle et une meilleure autonomie après un AVC, une amélioration de la motricité, et également de l’héminégligence et de l’aphasie. Stimulation magnétique transcrânienne AVC Rééducation fonctionnelle Aphasie Négligence spatiale unilatérale Membrane axonale Dépolarisation locale 2 secondes de TBS, répété toutes les 10 secondes sur une durée totale de 190 secondes (600 pulses) aurait une action excitatrice ; un train de 5 secondes, répété toutes les 15 secondes pour une durée totale de 110 secondes (600 pulses) aurait une action placebo ; un train continu de TBS pendant 40 secondes (600 pulses) aurait une action inhibitrice (3). Nous comprenons aisément que les possibilités sont illimitées. Cependant, ces effets théoriques excitateurs ou inhibiteurs, en rTMS classique ou non conventionnelle, sont à relativiser, n’étant décrits que sur les variations du PEM après stimulation de M1. Champ électrique Utilisation des PEM Figure 1. Le champ magnétique produit dans la bobine permet une dépolarisation au niveau cortical. La TMS par impulsion unique peut être utilisée, par exemple, pour la cartographie des sorties corticales motrices, pour étudier le temps de conduction moteur central, ou pour l’étude chronométrique et quantitative de causalité de processus cognitifs sur le système moteur. En double choc, l’impulsion magnétique peut être délivrée sur une seule cible corticale en utilisant la même bobine ou sur 2 régions différentes du cerveau à l’aide de 2 bobines. Cette technique peut fournir des mesures de facilitation et d’inhibition intracorticale, ainsi que l’étude des interactions corticocorticales. Lorsque plusieurs stimuli de TMS sont délivrés sous la forme de trains de stimulation, on peut différencier 2 types de stimulation : ➤ la rTMS classique ; ➤ les nouveaux protocoles de stimulation non conventionnels, Theta Burst Stimulation (TBS), Quadri pulse Stimulation (QPS), etc. La rTMS classique aurait des effets pour une stimulation à basse fréquence (≤ 1 Hz), considérés comme “inhibiteurs”, tandis que celle à haute fréquence (≥ 5 Hz) entraînerait des effets décrits comme “facilitateurs”. Les techniques récentes non conventionnelles utilisent des combinaisons de quelques trains de stimulation répétés à haute fréquence. Ainsi, par exemple, la TBS combine 3 pulses de stimulation à 50 Hz répétés à une fréquence de 5 Hz. Un train de L’utilisation de la TMS en choc unique dans l’AVC n’a aucun intérêt d’un point de vue diagnostique. Cependant, de nombreuses études ont utilisé les propriétés de la TMS, et notamment la propriété de la TMS permettant d’étudier l’intégrité de la voie pyramidale et l’excitabilité corticale afin de prédire la récupération motrice. Ainsi, la persistance d’un PEM au niveau du membre supérieur est un argument pronostique de récupération motrice (4). Les variables prédictives rapportées classiquement comprennent également l’âge, le sexe, le site de la lésion, la déficience motrice initiale, en plus des éléments électrophysiologiques. Malgré tout, seules les mesures initiales de la déficience du membre supérieur et son altération fonctionnelle ont été jugées comme les plus importantes pour prédire la récupération du membre supérieur (5). La présence ou l’absence de PEM a toutefois été intégrée dans un algorithme pronostique de récupération de la motricité du membre supérieur, combinant ces données électrophysiologiques avec les données cliniques les plus pertinentes, et certaines données d’imagerie, notamment par l’étude des réseaux de la substance blanche par tractographie en IRM (6, 7). Ces travaux récents laissent donc percevoir le potentiel prédictif de l’étude des PEM après stimulation corticale à la phase aiguë d’un AVC. Cela suggère la possibilité dans le futur d’orienter au mieux les patients, et de guider les intervenants de rééducation dans leur prise en charge en aval des unités de soins intensifs neurovasculaires. Highlights » Transcranial magnetic stimulation is one of the non-invasive brain stimulations, and has got a prognostic and therapeutic interest after stroke. » Cortical excitability and motor evoked potentials permit to predict motor recovery, associated with clinical criteria. » Repetitive stimulations (rTMS) can treat interhemispheric imbalance which increase symptoms after stroke. » Many studies suggest the interest of rTMS associated to classical rehabilitation in motor and functional recovery, aphasia and spatial neglect. Keywords Transcranial magnetic stimulation Stroke Functional rehabilitation Aphasia Unilateral spatial neglect La Lettre du Neurologue • Vol. XVIII - no 5 - mai 2014 | 163 MISE AU POINT Stimulation magnétique transcrânienne et accident vasculaire cérébral Utilisation de la rTMS Motricité Le principe de base de toutes les modulations non invasives de l’activité corticale, soit par rTMS, soit par tDCS après un AVC, est de corriger la plasticité corticale anormale induite par la lésion en modifiant localement l’excitabilité corticale et en rétablissant ainsi la balance interhémisphérique. En effet, après un AVC, il existe une hypo-activation dans le territoire cérébral lésé entraînant une diminution de l’inhibition qu’il exerce normalement sur les aires corticales saines controlatérales (8, 9). Cela génère donc un déséquilibre avec une inhibition issue de l’hémisphère sain, suivant les projections transcalleuses, sur l’hémisphère lésé déjà hypo-activé (figure 2). Le principe fondamental de la rTMS est donc soit d’augmenter l’activité de l’hémisphère lésé, soit d’inhiber l’activité de l’hémisphère sain (figure 2). Il est considéré, de façon un peu réductrice, que la rTMS à basse fréquence et la TBS continue produisent un effet inhibiteur, alors que la rTMS à haute fréquence et la TBS intermittente sont excitatrices, permettant d’agir respectivement soit sur l’hémisphère sain, soit sur l’hémisphère lésé. Nous détaillons ici 3 cas pour lesquels la rTMS a prouvé une efficacité, 3 symptômes cliniques classiques pour les neurologues et les rééducateurs confrontés aux patients ayant eu un AVC : le déficit moteur, l’aphasie et la négligence spatiale unilatérale. Chez le sujet sain, on note une amélioration de l’apprentissage des processus moteurs après une stimulation excitatrice du cortex moteur du membre entraîné. La rééducation du membre plégique peut se comparer à un nouvel apprentissage moteur, et ce postulat a laissé entrevoir la possibilité d’utiliser la rTMS pour faciliter la récupération motrice. De nombreuses études rapportent une amélioration après une séance unique de stimulation excitatrice de l’hémisphère lésé. Ainsi, Y.H. Kim et al. (10) ont inclus 15 patients à distance de l’AVC dans une étude contre placebo, en crossover et en simple insu. Après stimulation, ils notaient une amélioration significative de la précision et de la rapidité d’exécution du mouvement, associée à une augmentation significative de l’amplitude des PEM. D’autres protocoles visent à diminuer l’activité du cortex contralésionnel afin de rétablir la balance interhémisphérique. N. Takeuchi et al. (11) ont réalisé une étude contre placebo et en double insu afin d’évaluer l’influence d’une stimulation inhibitrice sur la réalisation d’une tâche motrice simple de la main parétique. Ils ont retrouvé une diminution significative du PEM du cortex contralésionnel ainsi qu’une amélioration de la performance motrice. Cela montre qu’une diminution de l’inhibition interhémisphérique est corrélée à une amélioration des performances après un AVC. Ainsi, une stimulation unique, excitatrice de l’hémisphère lésé ou inhibitrice de l’hémisphère sain, permet une amélioration fonctionnelle transitoire de la motricité du membre supérieur atteint avec un gain d’environ 10 % des temps de réalisation. Mais ce qui est réellement intéressant dans la prise en charge rééducative des patients ayant eu un AVC, c’est que, outre l’efficacité sur certains symptômes qui entraînent un grand retentissement fonctionnel tel que la spasticité, un traitement par sessions multiples de rTMS a des effets bénéfiques sur la récupération motrice, qui peuvent se traduire par une amélioration cliniquement significative du handicap. T.H. Emara et al. (12) ont obtenu un effet à long terme (12 semaines) chez des patients présentant une hémiparésie après un AVC, en additionnant des séances répétées de stimulation inhibitrice contralésionnelle à une rééducation conventionnelle. Les améliorations sont notées sur des tests de déficience comme le finger tapping test, mais aussi sur des échelles de dépendances comme le score de Rankin modifié. E.M. Khedr et al. (13) ont réalisé une stimulation inhibitrice précocement après l’AVC et retrouvent des améliorations importantes, notamment Figure 2. Déséquilibre dans la balance interhémisphérique après une lésion cérébrale. Principe de stimulation excitatrice de l’hémisphère lésé, ou inhibitrice de l’hémisphère sain pour rétablir la balance interhémisphérique. 164 | La Lettre du Neurologue • Vol. XVIII - no 5 - mai 2014 MISE AU POINT sur des échelles de limitation d’activité comme l’index de Barthel. Cela suggère qu’agir précocement permet de profiter de la période majeure pendant laquelle la plasticité cérébrale est la plus importante, et de l’optimiser afin de permettre une récupération maximale. Aphasie Dans l’aphasie, les études portant sur la rTMS ont utilisé une stimulation inhibitrice de l’hémisphère sain. Comme vu précédemment, la rTMS inhibitrice du cortex sain permettrait de rétablir la balance interhémisphérique grâce à une levée de l’inhibition de l’hémisphère lésé par l’hémisphère sain. De récentes études ont suggéré que la rTMS peut améliorer la fluence des personnes ayant une aphasie non fluente après un AVC. Trois études ont rapporté une amélioration du langage spontané : meilleure fluence avec un plus grand nombre de mots par phrase (14-16), amélioration des capacités articulatoires (16), meilleure description d’images complexes (14). La plupart des recherches dans ce domaine ont eu recours à la stimulation basse fréquence (1 Hz) du gyrus frontal inférieur droit, et plus précisément sur pars triangularis. Les mécanismes spécifiques proposés ont inclus l’influence des connexions transcalleuses inhibitrices entre les hémisphères, mais aussi la modification au sein d’un réseau de compensation des zones linguistiques de l’hémisphère droit (17). De plus, il existe 2 grands types d’aphasie (non fluente de Broca et fluente de Wernicke), qui relèveraient de 2 sites de stimulation différents (17). Négligence unilatérale Si l’on considère le modèle théorique de la négligence proposé par M. Kinsbourne (18), de la balance interhémisphérique, le principe des proto- coles de rTMS reprend 2 approches : l’inhibition de l’hémisphère contralésionnel et l’excitation de l’hémisphère lésé. La plupart des études à ce jour ont eu pour objectif d’inhiber l’hémisphère controlatéral, plus précisément, le cortex pariétal gauche, qui majore l’hypo-activation du cortex pariétal droit responsable de la négligence (19). Une étude retrouve une efficacité pour un protocole de stimulation excitatrice au niveau de l’hémisphère lésé (20). Outre le rétablissement de la balance interhémisphérique, un autre mécanisme possible expliquant l’amélioration des symptômes de la négligence après rTMS haute fréquence de l’hémisphère lésé est l’amélioration des fonctions cognitives non spatiales, telles que l’attention soutenue, par exemple. Les protocoles en TBS semblent avoir les effets les plus prolongés − environ 2 semaines − et la meilleure efficacité, avec notamment des améliorations notées sur la qualité de vie de patients héminégligents (21, 22). Conclusion Les techniques de stimulation cérébrale non invasive telle que la tDCS et la rTMS sont en passe de devenir des outils thérapeutiques quotidiens en neurologie et en rééducation fonctionnelle, et plus particulièrement chez les patients ayant eu un AVC. Ainsi, la TMS permet d’établir des pronostics de récupération fonctionnelle. Concernant la prise en charge thérapeutique, à l’exemple de la psychiatrie ou de la douleur, l’utilisation de la TMS après un AVC a présenté de nombreuses preuves d’efficacité. Elle nécessite encore, malgré tout, quelques études de plus grande envergure pour établir ses apports précis, afin de dégager une méthode et des sites de stimulations permettant d’obtenir les meilleurs résultats. ■ B. Glize déclare ne pas avoir de liens d’intérêts. Références bibliographiques 1. Chollet F, Tardy J, Albucher JF et al. Fluoxetine for motor recovery after acute ischaemic stroke (FLAME): a randomised placebo-controlled trial. Lancet Neurol 2011;10(2):123-30. 2. 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