tDCS: mécanismes d`action

Plasticité et programmes de
rééducation: TMS et tDCS
Pr Sophie JACQUIN-COURTOIS
Hôpital Henry Gabrielle - Hospices Civils de Lyon
1. Introduction
Depuis le de
´but des anne ´es 1960, les scientifiques ont tente ´de
stimuler le cerveau afin de supple
´er certains de ´ficits moteurs
ou cognitifs graˆce a
`diffe ´rentes techniques telles que la
stimulation ce
´re ´brale profonde, la stimulation magne ´tique
transcraˆ nienne (SMT) ou encore la stimulation transcraˆnienne
a
`courant continu (transcranial direct current stimulation –
tDCS). La stimulation ce
´re ´brale profonde est utilise ´e afin de
traiter la maladie de Parkinson (Limousin et al., 1995 ; Voon
et al., 2009) et les de
´pressions se ´ve `res re ´sistantes aux
me
´dicaments (Lozano et al., 2008 ; Holtzheimer et Mayberg,
2010). Cependant, ces techniques ne sont pratique
´es que dans
les cas extreˆ mes re
´sistants aux traitements me ´dicamenteux
chez les patients atteints de la maladie de Parkinson et sont
encore au stade expe
´rimental pour les patients souffrant de
de
´pression se ´ve `re (Bewernick et al., 2012). La SMT est connue
pour ses effets dans le traitement de troubles neurologiques
telles que les migraines (Clarke et al., 2006), la de
´pression
(Padberga et al., 1999) et la dystonie (Havrankova et al., 2010).
Bien que son utilisation ne soit pas encore re
´pandue en
pratique clinique, cette technique a pour avantage principal
d’eˆtre non invasive. Les facteurs de risques et complications
sont, de
`s lors, nettement moindres que ceux provoque ´s par la
stimulation ce
´re ´brale profonde, qui ne
´cessite l’implantation
d’e
´lectrodes dans le cerveau. Toutefois, des contre-indications
et effets inde
´sirables persistent. En effet, cette technique peut
induire des crises d’e
´pilepsie, des sensations inconfortables
ou douloureuses, des migraines, et dans le cadre d’une
mauvaise utilisation, elle peut e
´galement provoquer des
bru
ˆlures cutane
´es (Rossi et al., 2009). Cependant, depuis la
publication des recommandations de se
´curite ´, aucun effet
secondaire grave n’a e
´te ´observe ´. La tDCS est, quant a `elle, une
technique de stimulation non invasive utilisant un courant
e
´lectrique continu pour moduler l’activite ´neuronale sous-
jacente aux e
´lectrodes place ´es sur le scalp des sujets. Plus
pre
´cise ´ment, une batterie connecte ´ea `deux e ´lectrodes, une
anode activatrice et une cathode inhibitrice, envoie un courant
continu d’une amplitude variant de 1 a
`2 mA. La taille des
e
´lectrodes varie en fonction des protocoles utilise ´s par les
groupes de recherche ; leur position est fonction de la finalite
´
de la stimulation. Cette me
´thode de stimulation est plus
confortable, plus simple d’utilisation et moins cou
ˆteuse que la
SMT. Les seules contre-indications sont la pre
´sence d’un
pacemaker et l’implantation(s) ce
´re ´brale(s) d’objets me ´talli-
ques (George et Aston-Jones, 2010). En ce qui concerne les
effets imme
´diats ressentis par les sujets sains et les patients,
aucun effet de
´le ´te `re n’a jamais e ´te ´objective
´. Seule une partie
de la population peut ressentir des picotements durant les
premie
`res secondes de stimulation ou la sensation d’un flash
de lumie
`re si la stimulation est allume ´e ou coupe ´e brusque-
ment (Nitsche et al., 2003b). Les premie
`res e ´tudes ont e ´te ´
re
´alise ´es sur des animaux dans les anne ´es 1960. Depuis, la
tDCS a fait l’objet de nombreuses recherches tant chez des
sujets sains que chez des patients atteints de pathologies
diverses telles que la pare
´sie d’un membre ou l’aphasie a `la
suite d’un accident vasculaire ce
´re ´bral (AVC), la maladie de
Parkinson, la maladie d’Alzheimer, la de
´pression ou la
fibromyalgie (Creutzfeldt et al., 1962 ; Bindmann et al.,
1964 ; Purpura et McMurtry, 1965). Au sein de cette revue,
nous de
´crirons les me ´canismes d’actions lie ´sa `la tDCS. Nous
exposerons ensuite les re
´sultats des pre ´ce ´dentes e ´tudes et
de
´crirons les principaux effets obtenus sur les capacite ´s
motrices, mne
´siques et langagie `res. Nous discuterons e ´gale-
ment des effets antide
´presseurs et antalgiques de cette
technique (Fig. 1).
2. E
´tat des connaissances
2.1. Me
´canisme d’action
La tDCS permet de moduler l’activite
´neuronale graˆce a `
l’induction d’un de
´bit relativement faible de courant e ´lec-
trique continu a
`travers le cortex ce ´re ´bral via deux e ´lectrodes,
l’anode et la cathode, place
´es au niveau du scalp. Selon la
polarite
´de la stimulation, cette technique induit une
augmentation ou une diminution de l’excitabilite
´corticale
et de l’activite
´spontane ´e des neurones (Jacobson et al., 2012).
L’hyperexcitabilite
´neuronale de la re ´gion stimule ´e est pro-
duite par l’anode qui provoque l’abaissement du seuil de
de
´polarisation de la membrane (Purpura et McMurtry, 1965 ;
Jefferys, 1995). Inversement, la cathode induit une augmenta-
tion du seuil de de
´polarisation et, par conse ´quent, une
diminution de l’activite
´neuronale sous-jacente. De manie `re
ge
´ne ´rale, l’anode ame ´liore la fonction de l’aire stimule ´e alors
que la cathode re
´duit les performances ou n’a aucun effet
(Jacobson et al., 2012). Dans la majorite
´des protocoles, les
courants utilise
´s sont de 1 ou 2 mA et sont applique ´s durant
cinq a
`30 minutes sur une aire corticale spe ´cifique (Been et al.,
2007). Une partie de l’influx est perdu au niveau du scalp et du
craˆne (entre 40 et 60 %), le reste du courant atteint le cortex et
ses neurones (Miranda et al., 2006). Les effets instantane
´s sont
la conse
´quence de l’hyperexcitabilite ´neuronale provoque ´e
par l’anode ou l’hypoexcitabilite
´induite par la cathode. Les
effets a
`moyen terme, quant a `eux, perdurent environ une
heure (Nitsche et Paulus, 2001) et auraient un lien avec une
activation des re
´cepteurs N-me ´thyl-D-aspartate (NMDA),
[(Fig._1)TD$FIG]
Fig. 1 – Sche
´ma du placement des e ´lectrodes (rouge :
anode ; bleue : cathode) pour une stimulation du cortex
moteur primaire droit.
revue neurologique 169 (2013) 108–120 109
Présentation des techniques
•Matériel:
– 2 électrodes éponges
de 25 à 35 cm2,
humidifiées (eau ou
NaCl)
– Sti 0,5 à 2 mA (svt 1
mA)
•Effet clinique :
– Picotement initial
– Placebo facile
– Selon site de stim
•Matériel:
– Sondes de stimulation +- focale
– Intensité de stim en % de la
capacité max du condensateur
•Stimulation du cortex moteur:
– Permet d’enregistrer un marqueur
neurophysiologique: PEM
TMS tDCS
COLLEGE FRANÇAIS DES ENSEIGNANTS UNIVERSITAIRES DE MEDECINE PHYSIQUE ET DE READAPTATION
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ENSEIGNEMENT UNIVERSITAIRE DE MEDECINE PHYSIQUE ET DE READAPTATION
ANNÉE UNIVERSITAIRE 2012-2013
Module 5
Troubles moteurs au cours des pathologies du système nerveux central
PROGRAMME
Dates : 10, 11 et 12 avril 2013
Coordonnateurs : J Luaute, P Decavel
Public : internes de Médecine Physique et de Réadaptation – DIU de médecine de rééducation – Accès limité aux seuls pré-inscrits au
module
Mercredi 10 avril 2013
10h00 – 12h00 : Physiopathologie des troubles de la motricité volontaire au cours des affections acquises du système nerveux
centraldel’adulte (Yves ROSSETTI)
12h00 – 13h30 : Croissance, Apprentissage, Restauration,Plasticitécérébraleetadaptationdel’apprentissagemoteur
(Gilles RODE)
14h30 – 16h00 : Plasticité et programmes de rééducation : contrainte induite, stimulation magnétique transcrânienne,
stimulation électrique : (Sophie JACQUIN COURTOIS et Jacques LUAUTÉ)
16h00 - 17h00 : Imagerie fonctionnelle et système nerveux (Pascal GIRAUX)
Jeudi 11 avril 2012 :
8h30 – 10h00 : Les principales affections cérébro-spinales (Pierre DECAVEL)
10h30 – 11h30 : Réentrainementàl’effortdupatienthémiplégique (Vincent GREMEAUX)
11h30 – 12h30 : Rééducation du parkinsonien (Jean-Michel GRACIES)
12h30 – 13h30 : Rééducationdel’hémiplégique : membre supérieur, plasticité, posture et marche (Jean-Michel GRACIES)
14h30 – 16h00 : Rééducation et réadaptation du traumatisé crânien (Philippe AZOUVI)
16h00 – 17h30 : États végétatifs, états pauci-relationnels et locked-in syndrome : évaluation et rééducation (Jacques LUAUTÉ)
Vendredi 12 avril 2012 :
9h00 – 10h30 : MPR et SEP (Sophie JACQUIN COURTOIS)
10h45 – 12h00 : Filières de soins, Centres de référence multidisciplinaires dans les maladies et traumatismes du système
nerveux central (Alain YELNIK)
12h00 - 13h30
et 14h30 16h00: Rééducation et réadaptation du blessé spinal (Brigitte PERROUIN VERBE)

1-rTMS et tDCS: mécanismes d’action
2-Applications aux déficits moteurs
3-Applications aux déficits cognitifs

1-rTMS et tDCS: mécanismes d’action
2-Applications aux déficits moteurs
3-Applications aux déficits cognitifs

1-rTMS et tDCS: mécanismes d’action
Parallèle historique TMS / tDCS
Dès le XIXième siècle
D’Arsonval, 1896:
Magnétophosphènes
E Hitzig,1867: traitement de
la dépression par un courant
électrique continu
Merton et Morton, 1980: la stim électrique
du cortex moteur induit un mouvement chez
le sujet éveillé mais douloureuse ++
Barker,1985: la stimulation
magnétique du cortex moteur permet
d’induire un mouvement sans douleur
1960: réapparition de la tDCS pour le
traitement de la dépression mais
protocoles et résultats très variables
Abandon au profit des TTT
médicamenteux
Nitsche, 2000: réhabilitation de la tDCS en
apportant la preuve d’une modulation de
l’excitabilité du cortex moteur
Faraday 1791-1867
XIXième siècle
XXième siècle
XXIième siècle
Priori, 03: tiré de Aldini 1804 TTT
experimental des troubles mentaux avec
des courants galvaniques sur le scalp
1995 – 2000: développement des
indications thérapeutiques de la rTMS
Dr N André-Obadia

1-rTMS et tDCS: mécanismes d’action
Rationnel de l’utilisation de la stimulation transcrânienne
• Rééquilibrage de la balance interhémisphérique
• Amélioration des apprentissages
(plasticité synaptique «!LTP-like!»)