14/10/2015 MAQUIN Camille L3 (CR:SAIDI Sonia) SNP Pr

SNP – Electrogénèse cérébrale – Électroencéphalographie normale – Principe de potentiels évoqués
14/10/2015
MAQUIN Camille L3 (CR:SAIDI Sonia)
SNP
Pr GAVARET
16 pages
Electrogénèse cérébrale. Électroencéphalographie normale. Principes de potentiels évoqués.
A. Electrogénèse cérébrale
I. Rappels historiques
L'EEG consiste à enregistrer les activités électriques produites par le cerveau. A chaque fois qu'il y a une activité
électrique, il y a également une activité magnétique et réciproquement. On peut enregistrer ces deux types d'activités
produites par les neurones.
Dans l'histoire de la médecine, ces deux enregistrements n'apparaissent pas au même moment;
les premières électrodes ont été posées sur le corps par un neuropsychiatre allemand, Hans BERGER → 1er
enregistrement EEG chez l'Homme en 1924 (les premières publications datent de 1925 et il y travaillera jusqu'en
1941). L'EEG apparaît tardivement dans l'histoire de la médecine du fait que les activités électriques cérébrales sont
de très faibles amplitudes (de l'ordre du microvolt alors que par exemple les activités électriques cardiaques sont
de l'ordre du millivolt). Il faut donc des systèmes physiques d'amplification suffisants pour pouvoir les enregistrer.
Avant les premiers enregistrements chez l'Homme on avait déjà réalisé des enregistrements chez l'animal.
Les activités magnétiques cérébrales : là aussi elles sont extrêmement faibles, à tel point qu'on arrive à les
enregistrer uniquement grâce à des matériaux supra-conducteurs à très basse température (-160°C). Ces
activités magnétiques ont été enregistrées encore plus tard : premiers enregistrements de magnéto-encéphalographie
(MEG) par David COHEN du Massachusetts Institute of Technology en 1972. Le sujet était assis dans une chambre
l'isolant le plus possible du milieu extérieur(poour éviter les artefacts).
(CR :peu de MEG dans le monde car très onéreux)
Si l'EEG a comme qualité une excellente résolution temporelle (activités de l'ordre de la ms), il est par contre
caractérisé par une mauvaise résolution spatiale (contrairement aux IRM).
L'une des raisons est que l'orientation du générateur a presque plus d'importance que sa position pour expliquer ce
qu'on voit en surface.
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Plan
A. Electrogénèse cérébrale
I. Rappels historiques
II. Principe de l'électrogénèse cérébrale
B. Exemple d'EEG
I. EEG normal
II. Extrait de tracés
III. L'EEG en pathologie
IV. Outils de localisation de sources
C. Les potentiels évoqués (PE)
I. Principes des PE
II. Définitions

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L'IRM fonctionnelle va pouvoir le compléter car elle a une excellente résolution spatiale mais une résolution
temporelle médiocre (de l'ordre de 5 à 6 s). On peut aussi pratiquer simultanément EEG et IRM fonctionnelle
CR : qu'est ce qu'on enregistre ?
Un ensemble de fréquences qui varient au court du temps, on parle de l'activité de fond;
pour faire simple, on retrouve 2 types d'altérations :
EEG trop lent
EEG qui met en évidence des anomalies paroxystiques (éléments qui se dégagent nettement de l'activité
de fond de par leurs amplitudes. (suite confère : III .L'EEG en pathologie)
II. Principe de l'électrogénèse cérébrale
les générateurs de l'électrogénèse cérébrale sont :
Les cellules gliales participent (rôle dans la recapture des ions
dans le milieu extra-cellulaire) mais ce sont essentiellement
les activités électro-magnétiques des cellules neuronales qui
sont enregistrées depuis la surface (EEG / MEG) et ce sont en
particulier les cellules pyramidales.
Dans le néocortex, les cellules pyramidales sont organisées en
colonnes corticales:
Les grandes cellules pyramidales au centre(en gris) de la
colonne
- corps cellulaires couche V du cortex
Les petites cellules pyramidales en périphérie de la colonne
- corps cellulaires couche III
Les cellules pyramidales corticales :
Le corps cellulaire est dans la couche V du cortex, l'axone part vers la couche VI puis vers la substance blanche.
Il y a deux types de dendrites :
- au niveau de l'apex :les dendrites apicaux (dans les couches I et II)
- et un autre type proche du soma : les dendrites basaux, (dans la couche ou il y a le noyau)
et les connections cortico-corticales ( de neurone à neurone) se projettent sur les dendrites apicaux (couche II)
alors que les connections thalamo-corticales (du thalamus vers le cortex) majeur pour tout les influx sensoriels
et pour le sommeil , se projette surtout sur les dendrites basaux (couche V)
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Ces neurones sont le siège de différents types d'activités électriques :
– celles qu'ils reçoivent : les Potentiels Post-Synaptiques (PPS) excitateurs/inhibiteurs ;
– celles qu'ils émettent : les Potentiels d'Action (PA) qui vont ensuite se propager le long de l'axone.
Quand on enregistre l'EEG, on enregistre essentiellement les PPS (et pas les PA).
Pourquoi n'enregistre-t-on pas les PA ?
(Ils sont certes moins nombreux que les PPS mais ce n'est pas la raison)
Il faut savoir qu'avec des électrodes de surface on ne va jamais réussir à enregistrer l'activité électrique d'1 neurone
(on peut y arriver par contre avec des patchs clamps), on va en fait enregistrer des activités électriques synchrones
au niveau d'un énorme ensemble de neurones (de 107 à 109 neurones) qui vont avoir le même type d'activité
électrique au même moment. Les PA sont très courts (environ 5 ms), alors que les PPS sont beaucoup plus longs
(environ 60 ms) donc c'est plus facile de détecter une population neuronale large qui reçoit au même moment un
PPS qu'un PA.
C'est une des raisons qui explique que l'EEG reflète surtout les PPS.
CR les paramétres à considérer sont :
- le PPS ( est-il excitateur ou inhibiteur ?)
- et ensuite, si il se projette sur les dendrties apicaux ou basaux
 Si la cellule reçoit au niveau des dendrites apicaux un PPS EXCITATEUR (PPSE) :
Il y a ouverture de canaux Na+, qui passe du milieu extracellulaire vers le milieu intracellulaire (dépolarisation). Le
milieu extracellulaire (MEC) apical devient chargé négativement, par rapport au milieu extracellulaire basal qui reste
chargé positivement : cela crée un dipôle de courant dans le milieu extracellulaire, dirigé du + vers le -.
→ Ce sont ces modifications de courant dans le milieu extracellulaire, reflet des activités électriques
neuronales, qu'on enregistre en EEG de surface.
 PPSE au niveau des dendrites basaux :exactement l'inverse du cas précèdent .
Il va y avoir différentes configurations selon que le PPSE est reçu sur les dendrites apicaux/basaux et qu'il est
excitateur/inhibiteur.
Un neurone reçoit simultanément un certain nombre d'influx (excitateurs et inhibiteurs). Le signal va dépendre de la
sommation de tous ces phénomènes. Les PPSE, lorsqu'ils sont suffisants, vont permettre le déclenchement d'un PA.
Pour les modifications du milieu extracellulaire, on va parler de « sources » chargées positivement, et de « puits »
chargés négativement, entre lesquels se forment des lignes de courant.
L'EEG est un signal qui a souvent une morphologie sinusoïdale avec différentes polarités enregistrées (par
convention le – est en haut, le + est en bas).
 Si maintenant la cellule re çoit un PPS INHIBITEUR toujours au niveau des dendrites APICAUX :
On a une entrée de Cl- (hyperpolarisation) en intracellulaire donc le milieu extracellulaire perd son Cl- et devient
chargé plus positivement par rapport au niveau basal. Dans ce cas on a un dipôle de courant dans le sens inverse :
dirigé de la surface vers la profondeur.
 PPSI au niveau des dendrites BASAUX :
Le Cl- rentre en intracellulaire, le milieu devient chargé plus positivement comparé au niveau apical. On a un dipôle
de courant dirigé de la profondeur vers la surface. Donc un PPSE au niveau des dendrites apicaux provoque les
mêmes modifications extracellulaires qu'un PPSI au niveau des dendrites basaux.
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Par ces jeux, il peut y avoir 4 combinaisons possibles ce qui explique les polarités différentes (- ou +) enregistrées en
EEG de surface.
Au niveau du cortex les neurones pyramidaux sont tous organisés en parallèle (ou palissade) avec les
grandes cellules pyramidales qui ont leur corps cellulaire dans la couche V et les petites cellules pyramidales qui
ont leur corps cellulaire dans la couche III. Ces neurones forment des colonnes corticales, avec au centre les
grandes cellules pyramidales et autour les petites.
Imaginons qu'elles reçoivent toutes un PPSE au niveau des dendrites apicaux cela crée un dipôle de courant dirigé
de la profondeur vers l'apex. Si on fait un enregistrement au sein du cortex (avec des microélectrodes), on
constatera une inversion de polarité au niveau de la couche V (là où il y a des soma de grandes cellules
pyramidales).
R écapitulatif :
•Si la cellule reçoit un PPSE au niveau apical, il y a un champ électrique extracellulaire du soma vers l'apex.
•Si la cellule reçoit un PPSI au niveau apical, il y a un champ électrique extracellulaire de l'apex vers le
soma
•Si la cellule reçoit un PPSE au niveau des dendrites proches du soma, on aura la polarité inverse, de l'apex
vers le soma.
•Si la cellule reçoit un PPSI au niveau des dendrites proches du soma, le champ électrique va du soma vers
l'apex.
En EEG on ne va pas pouvoir enregistrer l'activité de l'ensemble des neurones : notion de champ électrique
ouvert / fermé.
Comme les cellules pyramidales sont organisées en parallèle, cela crée un champ électrique ouvert (création d'un
dipôle de courant dans le milieu extracellulaire et on enregistre à distance). C'est le cas le plus simple.
Par contre on a beaucoup d'autres structures dans le cerveau qui sont sous la forme de noyaux ; par exemple les
noyaux des nerfs crâniens dans le tronc cérébral, les noyaux amygdaliens, les noyaux des thalamus et l'hippocampe
qui n'est pas un noyau mais a une structure très recourbée sur elle-même.
Premières études par Lorente de No en 1947; il a beaucoup travaillé sur les noyaux des nerfs crâniens Au niveau de
ce noyau les neurones ont une architecture avec les corps cellulaires plutôt au centre et les dendrites distribuées en
arborescence autour. Il a montré que si ces neurones reçoivent de façon simultanée un PPSE cela va créer des
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dipôles de courant dans plusieurs directions. Si on fait la sommation de ces différents champs électriques, de par
cette architecture circulaire ils vont s'annuler : cela forme un champ électrique fermé (il y a une activité électrique
mais quand on est à distance on enregistre rien).
C'est certainement ce qui se produit pour les petits noyaux du tronc cérébral mais aussi pour des structures beaucoup
plus volumineuses telles que les noyaux thalamiques ou amygdaliens.
En EEG ce qu'on voit c'est surtout l'activité électrique des neurones du cortex. On ne voit pas celle des
neurones des noyaux gris centraux, ni du tronc cérébral, mais on voit les PROJECTIONS du tronc cérébral sur le
cortex.
Le cerveau humain est circonvolué et l'orientation va être très différente selon que les cellules pyramidales sont au
sommet des gyri ou au fond des sillons.
- Si au sommet des gyri elles sont co-activées, cela crée un dipôle de courant de la profondeur vers la
surface, ORTHOGONAL par rapport au scalp.
- Par contre si ce sont les cellules pyramidales du fond du sillon qui sont activées : dipôle de courant de la
profondeur vers la surface, TANGENTIEL par rapport au scalp.
Cela va beaucoup changer l'aspect en EEG de surface.
Modélisation : on a placé 3 générateurs avec toutes sortes d'orientations au sein d'une même structure. On les a
placés très précisément, très proches de l'insula dans le lobe temporal, dans la profondeur de la première
circonvolution temporale, partie postérieure. C'est la localisation du Cortex Auditif Primaire ou Gyrus de Heschl.
Il est facile à étudier en neurophysiologie.
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