Traitement temporel, mémoire et épilepsie du lobe temporal

Article original
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Traitement temporel, mémoire
et épilepsie du lobe temporal
Marion Noulhiane
Laboratoire de Psychologie et Neurosciences Cognitives, CNRS UMR 8189, Université Paris-Descartes
1
,
71, avenue Edouard Vaillant, 92774 Boulogne Billancourt Cedex, France
<[email protected]>
Résumé. Le traitement temporel et les processus mnésiques entretiennent d’étroites relations : les processus
mnésiques sont impliqués dans la mémorisation des durées et, réciproquement, le traitement de la durée va marquer
de son empreinte temporelle l’événement à mémoriser. Alors que les troubles des fonctions mnésiques ont
largement été étudiés chez les patients avec une épilepsie du lobe temporal ou après traitement chirurgical pour une
épilepsie temporale pharmacorésistante, peu de données sont encore disponibles concernant les compétences de
ces patients dans le domaine temporel. Les données présentées dans cette revue concernent trois gammes de
durées : les secondes, les minutes et les années. Elles visent à caractériser les dysfonctionnements observés chez les
patients en tenant compte de l’étendue des durées en relation avec les systèmes mnésiques impliqués : secondes et
mémoire de travail, minutes et mémoire épisodique, années et mémoire autobiographique. Au moyen d’une
approche pluridisciplinaire associant la mise en relation du traitement temporel avec les systèmes mnésiques et des
données de volumétrie sur IRM anatomique, nous soulignons également la contribution différentielle des structures
temporales mésiales dans ces gammes de durées distinctes.
Mots clés :temps, mémoire, épilepsie du lobe temporal, structure temporale mésiale
Abstract. Timing, memory and temporal lobe epilepsy
Timing and memory have strong relationships : mnemonic processes are permanently involved to memorise
durations and, reciprocally, an event is temporally printed by its duration in memory. While memory impairments
associated with temporal lobe epilepsy or following surgical resection of mesial temporal lobe to treat refractory
epilepsy have been largely studied, those concerning timing have been poorly considered. In the present review,
findings on timing are proposed throughout three duration ranges : seconds, minutes and years. To better unravel
cognitive and neural basis of timing and memory, the purpose was to characterise how processing of seconds
interact with working memory, that of minutes with episodic memory and that of years with autobiographical
memory. A pluridisciplinary approach combining neuropsychological data in patients with temporal lobe epilepsy or
after surgery and MRI volumetric analysis allows us pointing out that impairments encompass the three duration
ranges and showing that mesial temporal structures contribute differently to the process of seconds, minutes
and years.
Key words:timing, memory, temporal lobe epilepsy, mesial temporal lobe structures
1
Affiliation lors de l’attribution du financement de la LFCE en partenariat avec Novartis (bourse de fin de thèse) : Laboratoire de Neurosciences
Cognitives et Imagerie Cérébrale, LENA CNRS UPR 640, Université PM Curie Paris 6, CHU Pitié-Salpêtrière Paris et JE Neuropsychologie et Cognition
Auditive, Université Lille 3, Villeneuve d’Ascq.
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´pilepsies, vol. 20, n° 3, juillet, août, septembre 2008
doi: 10.1684/epi.2008.0156
E
´pilepsies 2008 ; 20 (3) : 188-99
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Les relations entre le traitement
temporel et les systèmes mnésiques :
un domaine encore peu exploré dans
l’épilepsie du lobe temporal
Le traitement temporel et les processus mnésiques interagis-
sent étroitement : le jugement des durées fait intervenir les pro-
cessus mnésiques et, inversement, la mémorisation d’un événe-
ment implique un traitement de sa durée. Le traitement
temporel revêt une fonction capitale dans nos activités quoti-
diennes. En fonction des activités dans lesquelles nous sommes
engagés, différents types de durées pourront être concernés et
impliquer préférentiellement l’un des systèmes mnésiques.
On reconnaît classiquement qu’il n’existe pas une mémoire mais
des mémoires qui peuvent être dissociées sur une base tempo-
relle et sur la nature des informations à conserver. A titre d’exem-
ple, réagir rapidement à un stimulus sensoriel sera sollicité par le
traitement des millisecondes ou des secondes et fera appel à un
stockage à court terme des durées, tel que la mémoire de travail
impliquée dans le maintien temporaire actif des informations.
Se préparer pour se rendre à un rendez-vous pourra nécessiter le
traitement des minutes et impliquera un stockage en mémoire à
plus long terme, comme la mémoire épisodique qui permet le
stockage et la récupération des informations en relation avec leur
contexte temporel et spatial d’acquisition. Enfin, la récupération
de souvenirs personnels dans notre mémoire autobiographique
reposera plutôt sur un référentiel temporel qui peut s’étendre sur
des années. La mémoire autobiographique contient en effet une
part épisodique constituée des souvenirs d’événements spécifi-
ques situés dans le temps et l’espace alors que la part sémantique
regroupe les connaissances générales du passé personnel
(Conway et Pleydell-Pearce, 2000
; Kopelman et al., 1989 ;
Piolino et al., 2002, 2006 ; Tulving et al., 1988). Les souvenirs
épisodiques sont associés à un état de conscience dit autonoé-
tique qui offre à l’individu la capacité de voyager mentalement
dans le temps, de se représenter lui-même consciemment dans
des événements passés sous la forme de reviviscence, et de les
intégrer à un projet futur.
Les troubles de la mémoire figurent parmi les déficits cogni-
tifs les plus souvent mis en avant et en particulier dans le cas des
épilepsies temporales pharmacorésistantes. Compte tenu du
rôle bien connu des lobes temporaux dans les processus mnési-
ques, il est prévisible que des dysfonctionnements mnésiques
soient décrits en présence d’une épilepsie ayant pour origine le
lobe temporal ou après traitement chirurgical d’épilepsies tem-
porales pharmacorésistantes. De nombreux travaux ont ainsi
permis de caractériser les troubles mnésiques chez les patients
en phase pré- et post-chirurgicale. Les troubles concernent prin-
cipalement la mémoire à long terme, tout particulièrement la
mémoire épisodique, mais ils peuvent aussi affecter la mémoire
de travail. De telles observations sont en effet compatibles avec
la remise en cause de la dissociation entre mémoire à court
terme et mémoire à long terme à la lumière de données récentes
suggérant plutôt une continuité et l’implication conjointe du
lobe temporal mésial et des structures frontales dans le maintien
des informations (Ranganath et Blumenfeld, 2005). Compara-
tivement aux fonctions mnésiques, le traitement temporel et les
relations qu’il entretient avec ces dernières restent encore peu
explorés chez les patients. De même, les outils cliniques visant à
objectiver les troubles de jugement temporel chez les patients
sont pauvres voire inexistants. Comme nous le verrons, les
données présentes à ce jour encouragent pourtant à approfon-
dir cette problématique, notamment du fait de l’importance
que revêt cette habileté dans la vie quotidienne et des relations
qu’elle entretient avec la mémoire à divers degrés.
Contribution des structures temporales
mésiales dans les relations entre traitement
temporel et systèmes mnésiques
Si l’impact de lésions des structures temporales mésiales sur
les processus mnésiques est classiquement reconnu, il doit être
déterminé concernant le traitement temporel. Sur le plan mné-
sique, le débat a en effet longtemps porté sur l’étendue de la
lésion nécessaire et suffisante pour induire des troubles mnési-
ques. Les études menées chez l’animal ont permis de montrer
que l’amygdale ne jouait pas directement un rôle sur la forma-
tion de nouveaux souvenirs. Elles ont de plus révélé que les
cortex adjacents à l’hippocampe (cortex entorhinal, périrhinal
et parahippocampique) ainsi que le pôle temporal (incluant le
cortex temporopolaire) pouvaient jouer un rôle déterminant
dans les processus mnésiques. Les études anatomiques ont
montré que l’hippocampe entretient des projections denses et
réciproques avec ces différents cortex qui forment ensemble une
boucle hippocampo-corticale (figure 1). Les modèles dominants
de la littérature proposent que cet ensemble de structures serve
de support à la mémoire épisodique (Brown et Aggleton, 2001 ;
Eichenbaum, 2002 ; Squire, 2004 ; Squire et Zola-Morgan,
1991). Le rôle de l’hippocampe serait de combiner les différents
composants de souvenirs apportés initialement par les différen-
tes voies corticales convergeant d’abord vers les cortex péri-
rhinal et parahippocampique, puis vers le cortex entorhinal
avant de rejoindre l’hippocampe et retourner en empruntant
un chemin inverse, vers les cortex sensoriels et associatifs
d’origine, permettant ainsi l’acquisition rapide de nouvelles
informations. Par ailleurs, la fimbria-fornix, l’autre voie
d’entrée/sortie, met en relation l’hippocampe avec le cortex
préfrontal et les structures diencéphaliques. Le rôle prédomi-
nant du cortex préfrontal dans les processus de recherche épi-
sodique indique que cette structure cérébrale, largement
connectée avec le lobe temporal mésial, fait en effet partie du
réseau structural sous-jacent à la mémoire épisodique (Buckner
et Wheeler, 2001 ; Sakai, 2003). De nombreuses études en neu-
ropsychologie (par ex. Cipolotti et al., 2001 ; Lambrey et al.,
2008 ; Noulhiane et al., 2007bc ; Ploner et al., 2000) et en
imagerie cérébrale (par ex., Barbeau et al., 2005 ; Daselaar et al.,
2004 ; Fernandez et al., 1999a, 1999b ; Greicius et al.,2003;
Strange et al., 2002) au cours de ces dernières années sont
venues confirmer la participation des structures adjacentes
(cortex entorhinal, périrhinal et parahippocampique) dans les
processus mnésiques. Comme cela a déjà été souligné dans la
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littérature animale, la problématique actuelle interroge la
contribution distinctive des structures temporales mésiales
dans les processus mnésiques chez l’homme et, dans le contexte
de cette revue, leur participation dans les relations que ces
processus entretiennent avec le traitement temporel.
Les mesures volumétriques sur imagerie par résonance ma-
gnétique (IRM) anatomique distinguant les différentes structures
temporales mésiales constituent un apport d’informations anato-
miques rigoureuses concernant l’étendue de la lésion. Dans le
cadre de travaux précédents, nous avons développé un protocole
d’analyse volumétrique sur IRM anatomique de l’hippocampe et
des cortex adjacents en phase postopératoire (figure 2)
afin de
quantifier les volumes des structures temporales mésiales du
coté ipsi- et contralatéral après lobectomie temporale antérieure
ou amygdalo-hippocampectomie sélective (Noulhiane et al.,
2006). L’obtention individuelle de volumes distincts pour cha-
que structure permet d’appréhender la variabilité tant inter-
qu’intra individuelle sur laquelle se base l’étude des corrélations
entre les performances cognitives et les volumes cérébraux
ipsilatéraux à la résection. Ces analyses ont ainsi permis d’ex-
plorer la contribution différentielle de ces structures.
Troubles du traitement temporel
et de la mémoire dans l’épilepsie du lobe
temporal : les secondes, les minutes
et les années
Afin de mieux cerner les relations qu’entretiennent le traite-
ment temporel, les fonctions mnésiques et les troubles engendrés
par un dysfonctionnement du lobe temporal, une revue de la
littérature est exposée. Nous présentons également les principaux
résultats des études que nous avons réalisées chez des patients
traités chirurgicalement pour une épilepsie du lobe temporal
pharmacorésistante (Unité d’Épilepsie, CHU Pitié-Salpêtrière,
Paris) dans des protocoles impliquant trois gammes de durées : les
secondes, les minutes et les années (Noulhiane et al., 2007b,c
).
La gamme des années, étudiée au travers de l’étude de la mé-
moire autobiographique, visait à appréhender la capacité des
patients à voyager mentalement dans le temps subjectif. Les
patients qui ont participé à ces protocoles avaient une efficience
intellectuelle normale (QI Global supérieur à 75, échelle d’intel-
ligence de Weschler, WAIS-R, Weschler, 1989), une représenta-
tion hémisphérique gauche du langage, confirmée par le test du
WADA (Wada & Rasmussen, 1960) ou une IRMf en cas d’incer-
titude et une absence de lésions extra-temporales. Les partici-
pants contrôles étaient droitiers et appariés aux patients en
termes d’âge et d’années d’étude. Ils ne présentaient pas d’anté-
cédents neurologiques ou psychiatriques.
Les secondes
Les travaux disponibles chez les patients souffrant d’une
épilepsie du lobe temporal ou après résection temporale unila-
térale ont concerné le traitement temporel de durées brèves,
c’est-à-dire de l’ordre des secondes. Différents paradigmes expé-
rimentaux prospectifs ont été utilisés tels que la production de
durées (le participant a pour tâche de produire une durée cible
qui lui a été indiquée en secondes), la reproduction de durées
(le participant a pour tâche de reproduire une durée cible
préalablement présentée) ou encore la discrimination de durées
Hippocampe GD/CA1-3
Cortex entorhinal
Visuel
TE/TEO
STS ventral
Somato-sensoriel
Insula
Auditif
GTS
Visuo-spatial
Pariétal postérieur
Cortex polysensoriels
Cingulaire
Rétrosplénial
Frontal
STS dorsal
Cortex parahippocampiqueCortex périrhinal
Subiculum
Figure 1 . Représentation schématique des principales voies de l’information sensorielle vers l’hippocampe (d’après Brown et Aggleton,
2001).
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(le participant mémorise initialement une durée standard puis
doit juger si les durées présentées au cours de l’expérience sont
plus longues, plus courtes ou équivalentes). Deux indices sont
considérés comme pertinent pour évaluer les performances : la
précision temporelle, indiquant la capacité à estimer précisé-
ment une durée standard, et la variabilité temporelle, donnant
des informations sur la stabilité de l’estimation temporelle
d’une durée au cours de la tâche (variabilité intra-individuelle).
Vidalaki et al. (1999) ont réalisé une étude portant sur les
performances temporelles de patients présentant une épilepsie
temporale droite et gauche en modalité visuelle au moyen
d’une tâche de reproduction temporelle (0.5, 1, 2, 4, 8 secondes)
et d’une tâche de discrimination temporelle (1 et 2 secondes).
Les résultats ont mis en évidence que les patients avec lésion
temporale droite présentaient des performances temporelles
significativement plus variables dans les deux tâches compara-
tivement aux patients avec lésion temporale gauche et aux
participants contrôles. Selon les auteurs, le déficit observé chez
les patients temporaux droits pourrait être attribuable à une
perturbation de la mémoire de travail. En effet, les différentes
durées présentées au cours de l’expérience pourraient être
confondues avec la durée cible induisant une importante varia-
bilité. Perbal et al. (2001) ont étudié les performances de
production et de reproduction de durées visuelles (5, 14 et
38 secondes) chez des patients à la suite d’une résection tempo-
rale unilatérale droite et gauche pour traiter une épilepsie tem-
porale pharmacorésistante. Les résultats concernant la précision
temporelle dans la tâche de production ont révélé que les
patients avec lésions temporales droites produisaient des durées
significativement plus courtes que les patients avec lésions
temporales gauches et que les participants contrôles alors que
les trois groupes reproduisaient les durées de manière compara-
ble. Selon les auteurs, la dissociation observée après résection
temporale droite s’expliquerait par une représentation altérée
des unités chronométriques en mémoire à long terme alors que
les processus d’encodage et de récupération des durées impli-
quées dans la tâche de reproduction seraient épargnés.
L’implication des structures temporales mésiales droites
semble donc prédominante dans le traitement de durées visuel-
les de plusieurs secondes (Perbal et al., 2001 ; Vidalaki et al.,
1999). Toutefois, la question de l’effet de la latéralisation hémis-
phérique des lésions temporales sur les performances temporel-
les en fonction de la modalité sensorielle devait être précisée.
Alpherts et al. (2002) ont comparé les performances de patients
souffrant d’une épilepsie temporale ainsi qu’un groupe de pa-
tients en phase postopératoire dans le traitement séquentiel de
rythmes longs (5, 6 ou 7 notes). Après l’opération, les perfor-
mances des patients avec lésions temporales gauches s’amélio-
raient alors que celles des patients avec lésions temporales
droites se dégradaient. Selon les auteurs, le déficit observé après
lésions temporales droites serait attribuable au rôle de l’hémis-
phère droit dans le traitement holistique des informations alors
que l’hémisphère gauche serait davantage impliqué dans le
traitement analytique. L’étude de Melgire et al. (2005), réalisée
chez les patients après résection temporale unilatérale droite et
gauche, utilisait une tâche de discrimination temporelle en
situation inter-modalitaire (visuelle et auditive) avec deux gam-
mes de durées : dans la première expérience, les durées s’éten-
daient de2à8secondes ; dans la seconde, de 50 à 200 millise-
condes. Les résultats ont mis en évidence que les performances
temporelles du groupe de patients avec lésions temporales droi-
tes étaient significativement plus variables, quelles que soient
les durées et la modalité considérées comparativement au
groupe de patients avec lésions temporales gauches et aux
participants contrôles.
Cortex temporopolaire
Cortex entorhinal
Cortex périrhinal
Cortex parahippocampique
Hippocampe
Figure 2 . Illustration en 3 dimensions de la volumétrie des struc-
tures temporales mésiales chez un patient après résection temporale
droite : A) côté contralatéral ; B) côté ipsilatéral à la résection.
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Afin de mieux cerner l’effet de la latéralisation lésionnelle
en fonction de la modalité sensorielle, nous avons également
étudié les performances de 32 patients après une résection
temporale gauche (n = 16, moyenne ± écart type : âge :
36,8 ± 9 ans, années d’éducation : 12,4 ± 3) ou droite (n = 16,
âge : 34,8 ± 8,8 ans, années d’éducation : 13,2 ± 3,5) et 16 par-
ticipants contrôles (âge : 30,3 ± 5 ans, années d’éducation :
15,27 ± 2,3). Le délai postopératoire ne différait pas entre le
groupe de patients avec une résection temporale gauche
(1,85 ± 1,52 années dont 8 patients évalués à 6 mois) et droite
(2,03 ± 2,14 années dont 9 patients évalués à 6 mois) et n’avait
pas d’effet sur les performances temporelles (corrélations non
significatives). Les participants étaient soumis à une tâche de
reproduction de durées de 2, 4 et 6 secondes en modalité
auditive (présentation d’un son pur) d’une part, et en modalité
visuelle (présentation d’un carré), d’autre part. Les modalités
sensorielles étaient présentées en blocs séparés et contrebalan-
cés entre les participants. Le protocole comprenait 10 essais par
durée soit un total de 30 essais par modalité sensorielle (pour un
détail du matériel, Noulhiane et al., 2008a). La précision tem-
porelle était préservée chez les deux groupes de patients. En
revanche, les patients avec des lésions temporales droites pré-
sentaient une plus grande variabilité temporelle que les partici-
pants contrôles et les patients avec des lésions temporales gau-
ches dans les deux modalités sensorielles et pour les trois durées
standards (figure 3). Nos résultats suggèrent une prédominance
hémisphérique droite pour le traitement des secondes quelle
que soit la modalité sensorielle de présentation. Ils sont en
accord avec ceux de Vidalaki et al. (1999) et de Melgire et al.
(2005) démontrant une augmentation de la variabilité chez les
patients avec lésions temporales droites dans les deux modalités
sensorielles. Selon Vidalaki et al. (1999), une variabilité tempo-
relle plus importante témoignerait d’une fragilité au niveau de
la mémoire de travail. Dans une tâche de reproduction tempo-
relle, les participants doivent en effet accumuler et stocker les
impulsions temporelles durant la phase de présentation, main-
tenir le nombre d’impulsions en mémoire de travail tout en
accumulant de nouvelles impulsions lors de la phase de repro-
duction, puis comparer les deux quantités en mémoire de tra-
vail. L’empan auditivo-verbal envers était dans les normes
(WAIS-R, Weschler, 1989) pour les groupes de patients avec
résection temporale gauche (4,9 ± 1,19) et droite (5,7 ± 1,9). La
mémoire de travail apparaît inégalement affectée par l’épilepsie.
Généralement, les mesures d’empan ne sont pas altérées alors
que des mesures plus complexes de mémoire de travail sont
souvent affaiblies par les lésions temporales mésiales (Samson,
2006). Les tests de mémoire inspiré du paradigme de Peterson et
Peterson (1959) ont ainsi révélé que les patients avec lésions
0,5
(A) Variabilité : modalité auditive
Durées standards (ms)
Coefficient Variation
0,4
0,3
0,2
0,1
0,0
2000 4000 6000
*
** ** *
0,5
(B) Variabilité : modalité visuelle
Durées standards (ms)
0,4
0,3
0,2
0,1
0,0
2000
RTG
RTD
NC
4000 6000
*
** ** *
Figure 3 . Variabilité temporelle moyenne (coefficient de variation : écart type/durée moyenne reproduite) dans une tâche de reproduction de
durées (A) auditives et (B) visuelles (2, 4 et 6 secondes) chez des patients avec résection temporale gauche (RTG = 16) et droite (RTD = 16) et
des participants contrôles (NC = 16). Les patients RTD étaient significativement plus variables que les participants contrôles et les patients RTG
dans les deux modalités sensorielles et quelles que soient les durées alors que les patients RTG ne se différenciaient pas des participants contrôles
[Test d’analyse de variance, ANOVA;*:p<0,05].
M. Noulhiane
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