Épilepsie et recherche Épilepsies 2010 ; 22 (1) : 33-41 Les crises d’absence : des pointe-ondes généralisées initiées par un foyer cortical Pierre-Olivier Polack1,2, Stéphane Charpier1 Copyright © 2017 John Libbey Eurotext. Downloaded by a robot coming from 88.99.165.207 on 24/05/2017. 1 UPMC/Inserm UMR-S 975, CNRS UMR 7225, Centre de recherche de l’institut du cerveau et de la moelle épinière, hôpital Pitié-Salpêtrière, 75013 Paris, France 2 Department of Neuroscience–School of Medicine, University of Pennsylvania, 121, AnatomyChemistry Building, Philadelphia, PA 19104, États-Unis <[email protected]> Résumé. Les crises d’épilepsie sont classées par l’International League Against Epilepsy en deux grands groupes : les crises partielles, initiées par une zone épileptogène, et les crises généralisées. Les crises d’absence sont des crises généralisées dont les décharges de pointe-ondes (DPO) sont exprimées au sein de la boucle thalamocorticale. L’origine, corticale ou thalamique, des paroxysmes électriques associés aux crises d’absence a été l’objet d’intenses controverses. Confirmant de récentes données électrocliniques obtenues chez l’homme, indiquant que les absences sont initiées à partir de zones corticales discrètes, des études réalisées sur le rat WAG/Rij et le GAERS (Genetic Absence Epilepsy Rat from Strasbourg), deux modèles génétiques présentant une forte homologie avec la pathologie humaine, ont révélé l’existence d’un foyer cortical à l’origine des DPO. Nous avons précisé les mécanismes de déclenchement des crises en identifiant chez le GAERS une sous-population de neurones corticaux, hyperactifs et à décharges ictogènes précoces, initiant les DPO dans la boucle corticothalamique. L’ensemble de ces données expérimentales et cliniques supporte fortement l’existence d’un foyer cortical à l’origine des crises d’absence, remettant ainsi en cause les classifications électrocliniques et étiologiques « classiques » de l’épilepsie-absences. Mots clés : épilepsie-absences, cortex, thalamus, modèle animal, GAERS, foyer cortical doi: 10.1684/epi.2010.0287 Abstract. Absence seizures: generalized spike-and-wave discharges initiated from a cortical focus Epileptic seizures are classified by the International League Against Epilepsy into two main groups: partial seizures, initiated from an epileptogenic zone, and generalized seizures. Absence seizures are part of generalized seizures, with spike-and-wave discharges (SWDs) occurring within the thalamo-cortical loop. The origin, cortical or thalamic, of electrical paroxysms associated with absence seizures has been subject of fervent controversies. Consistent with recent electro-clinic findings obtained in human patients, indicating that absences are initiated from discrete cortical zones, studies carried out on WAG/Rij rats and GAERS (Genetic Absence Epilepsy Rat from Strasbourg), two genetic models exhibiting a strong homology with the human pathology, revealed the existence of a cortical focus triggering the SWDs. We specified the mechanisms of seizure initiation by identifying in the GAERS a subpopulation of cortical neurons, hyperactive and showing early ictogenic discharges, from which the SWDs emerge and are secondarily propagated within the cortico-thalamic loop. Altogether, these experimental and clinical findings strongly support the existence of a cortical focus initiating absence seizures, leading to a re-evaluation of the “classical” electro-clinic and etiologic classification of absence epilepsy. Key words: absence epilepsy, cerebral cortex, thalamus, animal model, GAERS, cortical focus Tirés à part : P.-O. Polack 33 Épilepsies, vol. 22, n° 1, janvier-février-mars 2010 P.-O. Polack, S. Charpier Introduction contactent également les neurones gabaergiques du noyau réticulaire du thalamus (nRT), lesquels inhibent en retour les neurones thalamocorticaux (Jones, 2002). Les circuits thalamocorticaux sont donc composés d’une large boucle thalamocorticale excitatrice et d’une boucle locale thalamothalamique constituée de connexions excitatrices et inhibitrices réciproques. Cette configuration anatomique, de type « cyclique », a pour conséquence une interdépendance des activités thalamiques et corticales et rend délicate la mise en évidence d’un site d’initiation des crises d’absence. Copyright © 2017 John Libbey Eurotext. Downloaded by a robot coming from 88.99.165.207 on 24/05/2017. La boucle thalamocorticale est le siège des décharges de pointe-ondes L’International League Against Epilepsy, dans sa classification des crises d’épilepsie (ILAE, 1981) distingue deux grands groupes, les crises généralisées et les crises partielles. Les crises généralisées sont définies par la survenue de décharges paroxystiques apparemment simultanément dans les deux hémisphères. Les crises partielles ou focales, sont caractérisées par des décharges épileptiques dans une région délimitée du cerveau, le plus souvent dans le cortex cérébral, appelée « zone épileptogène » ou « foyer épileptique » (ILAE, 2003). La distinction entre crises partielles et crises généralisées se base essentiellement sur des critères symptomatiques et électroencéphalographiques (EEG), mais ne permet en rien de préciser les processus ictogènes sous-jacents. En effet, il est difficilement concevable que l’initiation d’une crise d’épilepsie généralisée résulte d’une synchronisation paroxystique, spontanée et immédiate, de la quasi-totalité des neurones de l’ensemble du cortex. Il a donc été supposé l’existence de territoires épileptogènes restreints à l’origine des crises généralisées, lesquels demeurent inaccessibles aux moyens d’investigation clinique habituels. Synopsis de la revue Dans cette revue, nous présenterons les différentes hypothèses d’initiation des crises d’absence, au niveau thalamique et cortical, proposées sur la base de recherches cliniques et fondamentales. Nous détaillerons les travaux que nous avons réalisés et qui ont permis de mettre en évidence le site cortical et les neurones ictogènes spécifiques, à partir desquels les crises sont initiées chez les GAERS (Genetic Absence Epilepsy Rats from Strasbourg), le modèle génétique le mieux validé de l’épilepsie-absences. Nous discuterons du rôle des différents compartiments de la boucle thalamocorticale dans l’initiation, la propagation et la terminaison des crises d’absence, ainsi que de l’action antiépileptique de l’éthosuximide (ETX), traitement de première intention chez l’homme, sur les neurones ictogènes du foyer cortical. Nous conclurons en proposant une extrapolation de nos résultats et hypothèses aux crises d’absence humaines, conduisant à reconsidérer la classification « classique » des épilepsies-absences. Les crises d’absence typiques font partie de ces crises épileptiques généralisées dont les mécanismes physiopathologiques restent mal connus. Elles sont définies cliniquement comme des altérations transitoires de la conscience associées à la présence de décharges de pointe-ondes (DPO) bilatérales, synchrones et symétriques dans l’électroencéphalogramme (EEG). Les DPO surviennent et disparaissent brutalement sur une activité EEG de fond normale et sont apparemment d’emblée généralisées à l’ensemble de la surface corticale. Origines des crises d’absence : du thalamus au cortex Le substrat neuroanatomique des crises d’absence est la boucle thalamocorticale. La première démonstration directe de la présence d’une activité épileptique dans le thalamus lors des crises d’absence a été obtenue en 1953, chez une patiente de cinq ans, où des DPO ont pu être enregistrées simultanément dans les EEG corticaux et thalamiques lors de la crise (Williams, 1953). L’existence d’un désordre fonctionnel dans le cortex cérébral et le thalamus lors des DPO a été confirmée par des études combinant imagerie tomographique par émission de positons (SPECT) ou imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf) et par enregistrements d’EEG, révélant une hyperactivité métabolique dans ces deux structures lors de crises d’absence (Iannetti et al., 2001 ; Aghakhani et al., 2004 ; Labate et al., 2005). Les DPO apparaissant de manière quasi simultanée sur de vastes territoires corticaux, il a initialement été proposé que les crises d’absence ont une origine extrinsèque au cortex, et en particulier sous-corticale (Jasper et Kershman, 1941). À la même époque, Morison et Dempsey décrivent les noyaux thalamiques intralaminaires qui présentent des projections diffuses vers le cortex, contrairement aux noyaux thalamiques de relais qui focalisent leurs terminaisons axonales vers un territoire cortical spécifique (Morison et Dempsey, 1942). Étant donné leurs propriétés anatomofonctionnelles, les noyaux intralaminaires du thalamus sont devenus un « bon » candidat pour un « pacemaker extracortical » capable d’activer simultanément de vastes territoires corticaux. Cette hypothèse était également supportée par les stimulations électriques des noyaux intralaminaires, chez le chat et chez le singe, induisant un arrêt comportemental associé à une survenue de DPO bilatérales et synchrones à trois cycles par seconde (Jasper et Droogleever Fortuyn, 1947). L’hypothèse thalamique fut reprise et développée dans les années 1990 par György Buzsáki et David McCormick, (McCormick et Contreras, 2001) montrant in vivo (Buzsaki, 1991) et in vitro La boucle thalamocorticale (figure 1) est composée de neurones corticothalamiques excitateurs (glutamatergiques), localisés dans les couches profondes du cortex (couches V et VI), connectant les neurones thalamocorticaux qui, en retour, excitent par des synapses glutamatergiques les neurones corticaux. Les terminaisons axonales des neurones corticothalamiques de la couche VI, ainsi que celles des neurones thalamocorticaux Épilepsies, vol. 22, n° 1, janvier-février-mars 2010 34 Les crises d’absence sont-elles des crises focales ? (qui perfuse le diencéphale et le tronc encéphalique) ne produisait aucun effet (Bennett, 1953 ; Gloor, 1968 ; Gloor, 1969 ; Meeren et al., 2005). D’autres cliniciens et neurophysiologistes proposèrent sur la base d’observations électrocliniques, une initiation corticale des crises au niveau de foyers diffus localisés dans les cortex frontaux ou mésofrontaux, le thalamus participant à la généralisation des paroxysmes en relayant l’activité rythmique d’origine corticale (figure 1) (Bancaud, 1969 ; Niedermeyer, 1972 ; Luders et al., 1984 ; Niedermeyer, 1996). Ces propositions furent supportées par les travaux expérimentaux de Pierre Gloor sur le modèle « chat pénicilline » montrant que l’application diffuse sur la surface corticale de pénicilline, un antagoniste faible des récepteurs GABA(A), générait des DPO, alors qu’une injection de cette substance proépileptique au niveau thalamique restait sans effet (Gloor et al., 1990). Sur la base de ces dernières observations, Gloor et al. conclurent que les DPO dans la boucle thalamocorticale sont générées à partir du cortex quand celui-ci se trouve dans un état d’hyperexcitabilité, le thalamus jouant un rôle mal défini mais néanmoins indispensable dans le maintien des activités paroxystiques synchrones. Hypothèse corticale Cortex II/III IV V VI Copyright © 2017 John Libbey Eurotext. Downloaded by a robot coming from 88.99.165.207 on 24/05/2017. Hypothèse cortico-réticulaire Noyau de relais nRT Neurone hypothèse thalamique Synapse excitateur (Glutamate) inhibiteur (GABA) Théorie du foyer cortical Figure 1. Représentation schématique de la boucle thalamocorticale et des différentes hypothèses sur le déclenchement des crises d’épilepsie-absences. Les neurones excitateurs (en noirs) utilisent le glutamate comme neurotransmetteur. Les neurones du noyau réticulaire du thalamus (nRT) sont gabaergiques (cercles). Les interneurones inhibiteurs localisés dans les différentes couches corticales ont été omis. Les régions cérébrales concernant les trois théories (« corticale », « thalamique » et « corticoréticulaire ») sur le site de déclenchement des crises sont indiquées par les crochets. En 2002, les équipes de Fernando Lopes da Silva et Gilles van Luijtelaar analysèrent l’association non linéaire entre des signaux EEG enregistrés simultanément dans le cortex et le thalamus au cours de crises d’absence spontanées chez des rats WAG/Rij, un modèle génétique d’épilepsie-absences (figure 2A). Ils montrèrent par cette approche mathématique sophistiquée l’existence d’un décalage de quelques millisecondes entre les DPO enregistrées dans une région particulière du cortex somatosensoriel (l’aire somatosensorielle périorale) et celles d’autres territoires thalamiques et corticaux (figure 2B) Meeren et al., 2002). Ce délai entre les activités épileptiques spatialement distribuées suggérait que chaque pointe-onde est initiée par le cortex somatosensoriel périoral puis se propage à la vitesse de 2 m/s aux autres cortex et au thalamus (Meeren et al., 2002). (Bal et al., 1995a ; Bal et al., 1995b) que les neurones du nRT et les neurones thalamiques de relais peuvent former un « système oscillateur » capable de maintenir une activité rythmique et synchrone à 3 Hz dans la boucle thalamocorticale (figure 1) (McCormick et Contreras, 2001). Bien que ces données puissent théoriquement expliquer la soudaine généralisation des crises d’absence à partir d’un dysfonctionnement thalamique, elles ont été remises en cause par de nombreuses expériences et observations cliniques démontrant le rôle crucial du néocortex dans l’initiation des absences. L’analyse rigoureuse de tracés d’EEG de malades atteints d’épilepsies généralisées (Gibbs et Gibbs, 1952), ainsi que des expériences menées sur des patients souffrant d’épilepsie-absences (Bennett, 1953), ont conduit Pierre Gloor à proposer une origine « corticoréticulaire » aux épilepsies-absences, c’est-à-dire procédant d’interactions complexes entre le cortex et le nRT (figure 1). Il reproduisit chez des patients et chez des chats les expériences de Bennett montrant que l’injection de produits proconvulsivants, tel que le pentylenetetrazol, dans l’artère carotide (qui perfuse le cortex), générait des DPO généralisées, alors que la même injection réalisée dans l’artère vertébrale Pour déterminer si l’existence d’un foyer cortical est une spécificité des rats WAG/Rij ou bien une caractéristique commune à l’ensemble des modèles génétiques d’épilepsieabsences, nous avons réalisé in vivo des enregistrements simultanés des potentiels de champs locaux de différents territoires cérébraux, incluant les cortex moteurs et somatosensoriels et diverses régions thalamiques chez un autre modèle d’absence, les GAERS (figure 2C). Ces enregistrements ont révélé que les DPO enregistrées au cours de la crise dans le cortex somatosensoriel périoral précèdent de quelques millisecondes celles enregistrées dans les autres régions corticales et thalamiques, suggérant que les activités paroxystiques se propagent à partir de ce territoire vers les autres régions corticales et thalamiques (figure 2C2) (Polack et al., 2007 ; Polack et al., 2009a). Ces enregistrements multi-sites ont également 35 Épilepsies, vol. 22, n° 1, janvier-février-mars 2010 P.-O. Polack, S. Charpier B1 A B2 WAG/Rij (EEG) post latéral (mm) 3 5 mV 500 ms GAERS (Potentiels de Champs Locaux) Copyright © 2017 John Libbey Eurotext. Downloaded by a robot coming from 88.99.165.207 on 24/05/2017. C1 2 4 Rat WAG/Rij H11 H12 H15 H16 H18 H19 H20 H21 D C2 1 cortex somatosensoriel 5 6 7 erieu r (m m) b reg 7 6 ma 5 4 3 2 an 1 tér 0 1 2 ieur (m 3 m 4 ) 5 2 3 4 cortex moteur 5 6 thalamus 7 C2 500 ms 100 ms 1 sec Figure 2. Mise en évidence d’un foyer cortical à l’origine des crises dans deux modèles animaux présentant des crises d’absence spontanées. A) Position des électrodes d’EEG sur la surface corticale du rat à partir desquelles les résultats présentés en B ont été obtenus (les électrodes intrathalamiques ont été omises) ; B) enregistrement EEG multi-unitaire d’une crise d’absence chez le rat WAG/Rij et localisation du foyer cortical à partir de cet enregistrement. B1. Exemple d’enregistrements obtenus à partir de l’arrangement expérimental schématisé en A. B2. Représentation topographique des foyers corticaux de huit rats représentés par des symboles différents (insert). Les symboles noirs indiquent les sites corticaux dont l’activité ictale précède celle de tous les autres sites enregistrés. La zone délimitée par l’ovale correspond au cortex somatosensoriel périoral ; C) enregistrement multi-unitaire des potentiels de champs locaux, corticaux et thalamiques, chez un GAERS. C1. Les activités paroxystiques sont d’abord localisées au niveau du cortex somatosensoriel, puis se propagent au cortex moteur et au thalamus. C2. Agrandissement de la succession de trois pointe-ondes indiquées par le cadre gris en C1. Le pic de négativité des pointes enregistrées dans le cortex somatosensoriel précède celui des pointes enregistrées dans le cortex moteur et le thalamus ; D) enregistrement chez le même animal d’une activité paroxystique de courte durée restant localisée au cortex somatosensoriel. B modifié d’après Meeren et al. (2002). in vivo chez les GAERS l’activité intracellulaire des neurones localisés dans les différentes couches du cortex somatosensoriel périoral lors de la survenue spontanée des DPO (figure 3B). Nous avons ensuite comparé cette activité à celle de neurones enregistrés dans le cortex moteur des mêmes animaux et de neurones de la même région anatomique chez des animaux non épileptiques (figure 3) (Polack et al., 2007). Au cours des crises, les neurones des couches profondes (couches V et VI) se distinguent des autres neurones enregistrés par une forte décharge de potentiels d’action qui précède dans le temps celles des neurones des couches plus superficielles (couche IV et couches II/III) (figure 3C) et des neurones des couches profondes du cortex moteur. Au cours des périodes interictales, les neurones des couches profondes se distinguent également des autres populations neuronales par un potentiel de membrane significativement plus dépolarisé et une décharge de potentiels d’action plus élevée et plus régulière (figure 3A). Des enregistrements des neurones des couches profondes du cortex somatosensoriel périoral (région homotypique du foyer cortical du GAERS) de rats non épileptiques ont démontré que cette hyperactivité est spécifique des neurones des couches profondes de la région initiant et propageant les pointe-ondes (figure 3A). montré que les activités paroxystiques pouvaient survenir dans le cortex somatosensoriel périoral du GAERS quelques secondes avant qu’une activité épileptique ne soit détectée dans les autres régions corticales ou thalamiques (figure 2C1) (Polack et al., 2007 ; Polack et al., 2009a). Cette activité ictale locale pouvait également rester localisée au seul cortex somatosensoriel (figure 2D) (Polack et al., 2007). Les GAERS, comme les rats WAG/Rij, présentent donc une zone, ou foyer, épileptogène localisé dans le cortex somatosensoriel périoral, initiant les activités paroxystiques et les propageant ensuite à l’ensemble du cortex et du thalamus. Les neurones des couches profondes du cortex somatosensoriel périoral des GAERS présentent une hyperactivité spécifique Une fois localisée la région cérébrale initiant les activités paroxystiques chez les GAERS, nous avons cherché à déterminer les propriétés électriques et l’activité des neurones de ce territoire au cours des crises d’absence. Nous avons enregistré Épilepsies, vol. 22, n° 1, janvier-février-mars 2010 36 Les crises d’absence sont-elles des crises focales ? A B Enregistrement intracellulaire cortex moteur Enregistrement intracellulaire cortex somatosensoriel Intra GAERS (même rat) -58 mV EEG Contex moteur EEG cortex somatosensoriel C Intra Foyer couches II-III "Foyer" (couches V-VI) -64 mV Wistar Copyright © 2017 John Libbey Eurotext. Downloaded by a robot coming from 88.99.165.207 on 24/05/2017. Foyer (couches V-VI) EEG Foyer couches V-VI EEG Foyer couches IV Cortex moteur couches V-VI Intra -64 mV 20 mV -63 mV 1 sec -79 mV 20 ms Figure 3. Les neurones des couches profondes du cortex somatosensoriel périoral des GAERS sont hyperactifs et initient les décharges épileptiques. A) Enregistrements de l’activité intracellulaire (traces du bas) d’un neurone des couches profondes (couches V-VI) du cortex somatosensoriel périoral (foyer) et du cortex moteur chez le même GAERS, ainsi que d’un neurone du cortex somatosensoriel périoral d’un animal non épileptique (wistar). L’activité intracellulaire est enregistrée simultanément avec l’activité d’EEG de surface du cortex somatosensoriel (traces du haut). Les neurones du cortex somatosensoriel périoral des GAERS (panel du haut) présentent un potentiel membranaire plus dépolarisé et une décharge de potentiels d’action plus élevée et plus régulière que les neurones du cortex moteur du même animal (panel du milieu) et des neurones de la région homologue d’un animal non épileptique (panel du bas). La tête de flèche à gauche des enregistrements intracellulaires indique le potentiel membranaire interictal moyen ; B) schéma du dispositif expérimental pour l’obtention des enregistrements présentés en A et C. Une électrode EEG est placée à la surface du cortex somatosensoriel périoral, les enregistrements intracellulaires des neurones des colonnes corticales sous-jacentes sont réalisés chez des GAERS et des animaux non épileptiques (wistar). Des enregistrements intracellulaires des neurones du cortex moteur sont ensuite réalisés chez le même animal ; C) superposition des enregistrements intracellulaires (traces du bas) d’un neurone des couches V-VI, des couches II-II et de la couche IV du cortex somatosensoriel périoral ainsi que d’un neurone des couches V-VI du cortex moteur au cours d’une décharge de pointe-ondes enregistrée dans le cortex somatosensoriel périoral (traces du haut). Les superpositions ont été réalisées en utilisant le pic de négativité de la pointe-onde comme référence temporelle (0). Noter que la décharge de potentiels d’action des neurones des couches profondes du cortex somatosensoriel périoral précède celle des neurones de la même région corticale plus superficiels ainsi que celle de neurones localisés dans les couches profondes d’un cortex distant (moteur). C modifié d’après Polack et al. (2007). Le cortex somatosensoriel périoral des GAERS est nécessaire et suffisant pour générer les DPO Les neurones des couches profondes du foyer cortical présentent également la propriété particulière de générer de courtes activités ictales lorsqu’aucune activité épileptique n’est visible dans l’EEG local. Afin de préciser le caractère ictogène des neurones des couches profondes du cortex somatosensoriel périoral des GAERS, il était nécessaire de tester la capacité de ces neurones à générer de manière endogène des activités paroxystiques et à induire les DPO à distance. Nous avons donc étudié les effets de leur inactivation fonctionnelle sur la survenue des oscillations paroxystiques locales et distantes. De plus, pour démontrer le Ces courtes activités oscillatoires paroxystiques peuvent rester isolées ou donner naissance progressivement à la crise. Les neurones hyperactifs des couches profondes du cortex somatosensoriel périoral seraient donc capables d’initier des activités paroxystiques et de soutenir la crise une fois celle-ci généralisée (Polack et al., 2007). 37 Épilepsies, vol. 22, n° 1, janvier-février-mars 2010 P.-O. Polack, S. Charpier cause par des études plus récentes (Niespodziany et al., 2004 ; Broicher et al., 2007). Les résultats disparates obtenus sur les mécanismes d’action de l’ETX proviennent vraisemblablement du fait que ces études ont été réalisées in vitro sur des neurones provenant d’animaux non épileptiques (Coulter et al., 1989b ; Leresche et al., 1998 ; Crunelli et Leresche, 2002) ou immatures pour la survenue de crises (Tsakiridou et al., 1995). Copyright © 2017 John Libbey Eurotext. Downloaded by a robot coming from 88.99.165.207 on 24/05/2017. rôle spécifique de ces neurones dans l’initiation et la généralisation des crises, nous avons testé l’impact d’une inactivation des neurones d’un autre cortex (le cortex moteur) sur le déclenchement des DPO (Polack et al., 2009a). Le blocage de la décharge de potentiels d’action- et de l’activité synaptique des neurones du cortex somatosensoriel, par application locale de tétrodotoxine (TTX), interrompt les DPO dans les EEG locaux et distants. Par contre, l’inactivation des neurones du cortex moteur par la même manipulation pharmacologique n’induit qu’une suppression locale des DPO sans affecter la capacité du cortex somatosensoriel à générer des activités paroxystiques (Polack et al., 2009a). Pour nous assurer que les activités ictales enregistrées dans le cortex somatosensoriel ne sont pas induites par un processus ictogène initié dans les noyaux thalamiques projetant sur le cortex somatosensoriel périoral, nous avons inactivé les noyaux de relais thalamiques projetant vers le foyer cortical par une injection locale de TTX. Nous avons ainsi montré que l’activité épileptique corticale persiste lorsque les noyaux thalamiques de relais sont inactivés, alors que l’inactivation corticale conduit à la disparition des activités paroxystiques dans les neurones thalamiques. Nos enregistrements intracellulaires de neurones thalamiques ne révèlent aucune oscillation paroxystique en dehors des DPO corticales, alors que des activités paroxystiques corticales peuvent être observées en l’absence d’activité paroxystique dans le thalamus. L’ensemble de ces résultats exclut l’hypothèse d’un thalamus source ictogène des crises d’absence. Les DPO sont initiées puis propagées à partir des neurones des couches profondes du cortex somatosensoriel périoral qui constitue un véritable foyer épileptogène (Polack et al., 2009a). Dans le but de déterminer la population cellulaire cible des effets de l’ETX, des études de micro-infusion locale ont été réalisées chez le GAERS (Richards et al., 2003 ; Manning et al., 2004). Il a été ainsi montré que la micro-infusion d’ETX dans le cortex somatosensoriel de la face interrompt les crises (Manning et al., 2004), alors que la même manipulation pharmacologique réalisée dans d’autres régions du cortex somatosensoriel, dans le cortex moteur, dans les noyaux de relais du thalamus et dans le nRT n’a que peu ou pas d’effet antiépileptique (Richards et al., 2003 ; Manning et al., 2004). Ces résultats suggérant un effet spécifique de l’ETX sur le foyer cortical des GAERS, nous avons enregistré in vivo l’activité intracellulaire des neurones des couches profondes du foyer cortical du GAERS avant et après injection parentérale d’ETX à des doses thérapeutiques (Polack et Charpier, 2009b). Suite à l’injection, les neurones hyperactifs, des couches profondes du foyer cortical s’hyperpolarisent, leur taux de décharge diminue, et leur activité devient similaire à celle des neurones sains de la même région corticale enregistrée chez des animaux non épileptiques (Polack et Charpier, 2009b). Cette restauration d’une activité normale chez les neurones des couches profondes du foyer cortical est concomitante avec la disparition des DPO de l’EEG cortical. Le mécanisme d’action de l’ETX serait donc de restaurer une activité électrophysiologique normale dans les neurones des couches profondes du foyer cortical dont l’hyperactivité a un fort effet proépileptique. Il est difficile par contre, à partir de nos résultats, de proposer un mécanisme d’action moléculaire pour expliquer l’action de l’ETX sur les neurones corticaux. Cependant, il est plausible que l’hyperpolarisation des neurones hyperactifs du foyer cortical des GAERS soit due, au moins en partie, à une réduction du courant sodique persistant (Polack et Charpier, 2009b). Action de l’ETX sur les neurones du foyer cortical des GAERS L’ETX est le traitement de première intention des absences humaines (Rogawski et Loscher, 2004). Ce produit abolit rapidement la survenue des crises d’absence et est inefficace sur les autres crises généralisées chez l’homme (Browne et al., 1975 ; Manning et al., 2003) et chez les divers modèles animaux d’absence (Peeters et al., 1988 ; Coenen et van Luijtelaar, 2003 ; Micheletti et al., 1985 ; Danober et al., 1998 ; Shaw, 2004). Les cibles cellulaires et moléculaires de l’ETX restent débattues. Des études in vitro ont d’abord montré que l’ETX produit une réduction de l’amplitude du courant calcique à bas seuil (IT) des neurones des noyaux thalamiques de relais (Coulter et al., 1989b ; Coulter et al., 1989a ; Coulter et al., 1990) et du nRT (Huguenard et Prince, 1994). Des expériences similaires plus récentes n’ont pu reproduire ces résultats (Crunelli et Leresche, 2002). Une autre étude, réalisée également in vitro sur des neurones thalamiques, a montré une diminution partielle du courant sodique persistant (INaP) et du courant potassique activé par le calcium (IK[Ca]) par l’ETX, sans modification du courant IT (Leresche et al., 1998). Ces derniers résultats ont été eux aussi infirmés ou partiellement remis en Épilepsies, vol. 22, n° 1, janvier-février-mars 2010 Rôle des différents compartiments de la boucle thalamocorticale dans l’initiation, la propagation et la résolution des crises Initiation et propagation Les neurones des couches profondes du foyer cortical des GAERS présentent la particularité de pouvoir générer, au cours des périodes interictales, de courtes activités de type ictal pouvant initier les crises (Polack et al., 2007). Des activités rythmiques neuronales générées par les canaux ioniques non synaptiques, et ayant un profil et un décours temporel similaires à l’activité ictale des neurones des couches profondes du foyer, peuvent être induites in vitro dans la couche V du cortex 38 Copyright © 2017 John Libbey Eurotext. Downloaded by a robot coming from 88.99.165.207 on 24/05/2017. Les crises d’absence sont-elles des crises focales ? en bouffées des neurones thalamocorticaux constituent probablement un processus de maintien et de renforcement de la cohérence des activités oscillatoires dans les boucles thalamocorticothalamiques (Timofeev et Steriade, 2004). somatosensoriel par une dépolarisation membranaire (Silva et al., 1991 ; Amitai, 1994). Il a également été montré in vitro que suite à une application de carbachol, qui a pour effet de dépolariser les neurones, les neurones de la couche V du cortex somatosensoriel sont nécessaires et suffisants pour induire des épisodes d’oscillations dans le potentiel de champs local (Silva et al., 1991 ; Amitai et Connors, 1994 ; Dickson et Alonso, 1997). L’ensemble de ces données suggère que la dépolarisation tonique pathologique des neurones des couches profondes du cortex somatosensoriel périoral des GAERS augmente anormalement leur capacité endogène à osciller. La propagation de ces activités rythmiques corticales étant favorisée in vitro et in vivo par l’application d’antagonistes GABA(A) (Silva et al., 1991 ; Flint et Connors, 1996 ; Castro-Alamancos, 2000), un dysfonctionnement des synapses gabaergiques, suggéré par l’existence de nombreuses mutations pour des sousunités de récepteurs GABA(A) associées au phénotype absence (Baulac et al., 2001 ; Wallace et al., 2001 ; Cossette et al., 2002 ; Kananura et al., 2002 ; Harkin et al., 2002 ; Dibbens et al., 2004 ; Ito et al., 2005 ; Maljevic et al., 2006), pourrait être un processus ictogène supplémentaire favorisant à la fois, la survenue, la propagation et la généralisation des activités épileptiques initiées par les neurones hyperactifs du foyer cortical. Terminaison Les mécanismes de terminaison des DPO restent obscurs (Timofeev et Steriade, 2004). Il est plausible que les décharges paroxystiques des neurones corticaux au cours des DPO induisent un fort accroissement de la concentration intracellulaire de calcium via une activation des canaux calciques voltagedépendants. Le calcium, en activant les canaux potassiques calcium-dépendants (Sah et Faber, 2002), conduirait ainsi à une diminution de l’excitabilité cellulaire corticale et à l’interruption des décharges épileptiques (Timofeev et Steriade, 2004). Une diminution de la concentration extracellulaire en calcium (Amzica et Steriade, 2000) pourrait aussi avoir pour effet de diminuer la transmission synaptique (Katz et Miledi, 1970) et contribuer ainsi à l’arrêt des crises. Parallèlement à ces modifications de l’équilibre ionique local, des travaux réalisés in vivo sur le GAERS suggèrent que des structures sous-corticales, telles que les ganglions de la base, qui intègrent les informations corticales et se projettent en retour vers le cortex, pourraient constituer un système de contrôle endogène des crises d’absence (Deransart et Depaulis, 2002 ; Slaght et al., 2002b ; Slaght et al., 2004 ; Paz et al., 2005 ; Paz et al., 2007). Il a été montré dans notre laboratoire que les décharges paroxystiques corticales se propagent activement dans les circuits des ganglions de la base (Slaght et al., 2002b ; Slaght et al., 2004 ; Paz et al., 2005 ; Paz et al., 2007) conduisant, vers la fin de la crise, à une diminution de la décharge des neurones gabaergiques nigrothalamiques (Paz et al., 2007). Cette désinhibition, responsable d’une désynchronisation des neurones thalamocorticaux, a pour conséquence une réduction de l’excitabilité des neurones corticaux (Paz et al., 2007), contribuant ainsi à la fin de la crise. Rôle du thalamus Le thalamus n’est pas impliqué dans l’ictogenèse proprement dite (Polack et al., 2009). Au cours des crises, les neurones des noyaux de relais du thalamus présentent une faible activité de décharge de potentiels d’action (Pinault et al., 1998 ; Charpier et al., 1999 ; Pinault, 2003 ; Timofeev et Steriade, 2004 ; Paz et al., 2007 ; Polack et al., 2009), contrairement aux neurones du nRT qui déchargent de manière intense, rythmique et synchrone (Slaght et al., 2002a ; Pinault, 2003 ; Timofeev et Steriade, 2004). Cette puissante décharge inhibitrice du nRT hyperpolarise, via l’activation de conductances synaptiques GABA(A) et GABA(B) (Polack et Charpier, 2006), les neurones thalamocorticaux. Cette hyperpolarisation met secondairement en jeu des conductances membranaires intrinsèques, tels que les courants cationiques dépolarisant IH et calcique à bas seuil (IT) qui sont responsables de rebonds dépolarisants post-inhibiteurs (Pinault, 2003 ; Polack et Charpier, 2006 ; Paz et al., 2007 ; Polack et al., 2009). Cependant, ces conductances intrinsèques sont généralement insuffisantes pour faire décharger les neurones thalamocorticaux en bouffées de potentiels d’action, car les courants GABA (A) induits par l’activité du nRT court-circuitent le plus souvent les dépolarisations membranaires (Slaght et al., 2002a ; Pinault, 2003 ; Timofeev et Steriade, 2004 , Polack et Charpier, 2006). Cependant, des décharges de bouffées de potentiels d’action peuvent être néanmoins générées lorsque la dépolarisation due à IH est associée à des salves de potentiels postsynaptiques excitateurs à haute fréquence, permettant ainsi au potentiel membranaire d’atteindre le seuil de décharge (Polack et Charpier, 2006). Ces quelques décharges Conclusion : faut-il reconsidérer la classification des épilepsies-absences ? Nos travaux sur les crises d’absence des GAERS montrent qu’une crise généralisée, telle que la crise d’absence, peut avoir pour origine un foyer cortical. Nous définissons un foyer épileptogène comme un territoire cérébral dont les propriétés anatomofonctionelles permettent l’initiation d’activités ictales pouvant éventuellement se propager secondairement, plus ou moins rapidement, à des régions distantes. Un foyer épileptogène doit donc présenter les propriétés suivantes (Aghakhani et al., 2004) : l’existence spécifique d’altérations cellulaires et/ou de réseaux susceptibles de faciliter une activité intense et hypersynchrone (Amitai, 1994), l’activité des neurones du foyer doit être capable de générer des activités paroxystiques dans des régions cérébrales distantes, assurant ainsi la propagation, voire la généralisation de la crise (Amitai, 1994), l’inactivation fonctionnelle de cette région focale, ou sa résection chirurgicale, 39 Épilepsies, vol. 22, n° 1, janvier-février-mars 2010 Copyright © 2017 John Libbey Eurotext. Downloaded by a robot coming from 88.99.165.207 on 24/05/2017. P.-O. Polack, S. Charpier doit supprimer les activités paroxystiques locales et propagées. Selon ces critères, le cortex somatosensoriel périoral des modèles génétiques GAERS et WAG/Rij constitue un véritable foyer épileptique. Baulac S, Huberfeld G, Gourfinkel-An I, et al. First genetic evidence of GABA(A) receptor dysfunction in epilepsy: a mutation in the gamma2subunit gene. Nat Genet 2001 ; 28 : 46-8. L’existence d’un foyer cortical à l’origine des crises d’absence est en accord avec un nombre croissant d’études cliniques. La nature généralisée des crises d’absence chez l’homme semble être plus une convention clinique qu’un concept fondé sur des bases électroencéphalographiques. Ainsi, une étude récente d’enregistrements EEG « haute densité » montre que l’initiation des crises d’absence humaines est associée à des activations discrètes, souvent unilatérales, dans les aires frontales et orbitales (Holmes et al., 2004). Les auteurs de ce travail concluent que les crises d’absence de leurs patients ne sont pas véritablement généralisées, avec une implication immédiate et globale du cortex, mais sont plutôt initiées puis propagées à partir de réseaux corticaux spécifiques (Holmes et al., 2004). Cette hypothèse a été appuyée depuis par une autre étude montrant que les paroxysmes électriques de surface des épilepsie-absences humaines ne sont pas immédiatement généralisés mais surviennent à partir de décharges focales généralement restreintes au cortex frontal (Sadleir et al., 2006). Les travaux cliniques et expérimentaux semblent donc converger vers l’hypothèse d’un foyer cortical à l’origine des crises d’absence. La confirmation de cette hypothèse chez l’homme devrait donc à terme entraîner une reclassification électroclinique des crises d’absences et, peut-être, à une réévaluation du concept même de crises généralisées. Broicher T, Seidenbecher T, Meuth P, et al. T-current related effects of antiepileptic drugs and a Ca(2+) channel antagonist on thalamic relay and local circuit interneurons in a rat model of absence epilepsy. Neuropharmacology 2007 ; 53 : 431-46. Conflit d’intérêts : aucun. Bennett FE. Intracarotid and intravertebral metrazol in petit mal epilepsy. 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