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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) −
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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
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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.
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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.
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