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Neurologie
Imagerie fonctionnelle dans l’épilepsie
Cours de Neurologie
 

 

Introduction :

L’imagerie fonctionnelle a complètement transformé les stratégies d’investigation des épilepsies, en particulier celles des épilepsies temporales pharmacorésistantes.

Elle permet de mettre en évidence différents types d’anomalies fonctionnelles et structurelles, parfois subtiles, sous-tendant les tissus épileptogènes et de les confronter aux données cliniques et électroencéphalographiques du patient.

Les examens d’imagerie fonctionnelle font appel à des modalités multiples : le single photon emission computed tomography (SPECT), la tomographie par émission de positons (TEP), l’imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf), la spectroscopie par résonance magnétique nucléaire (spect-RMN).

Ces examens participent au bilan préchirurgical des patients souffrant d’une épilepsie partielle pharmacorésistante, qu’elle soit originaire du lobe temporal, ce qui est le plus fréquent, ou qu’elle soit extratemporale.

Dans toutes ces épilepsies, les données de la neuro-imagerie fonctionnelle sont complémentaires de l’IRM, et contribuent à localiser et circonscrire la zone épileptogène ainsi qu’à identifier les zones cérébrales hautement fonctionnelles qu’il faut obligatoirement épargner lors de l’intervention.

Imagerie par résonance magnétique :

A - IMAGERIE PAR RÉSONANCE MAGNÉTIQUE MORPHOLOGIQUE :

1- Méthodologie :

La résonance magnétique nucléaire étudie les modifications d’aimantation des noyaux sous l’action d’un champ magnétique.

Pour pouvoir lire une IRM, il convient de connaître quelques termes techniques : paramètres d’acquisition TE (temps d’écho) et TR (temps de répétition), paramètres tissulaires dont les variations vont déterminer le contraste entre deux tissus : T1 (temps de relaxation longitudinale), T2 (temps de relaxation transversale).

Si le TR et le TE sont courts, le contraste tissulaire est principalement déterminé par la valeur du temps de relaxation T1 (séquence pondérée en T1), les tissus à T1 court (graisse, méthémoglobine) apparaissent alors en hypersignal (en blanc) alors que les tissus à T1 long (liquide céphalorachidien [LCR], substance grise) apparaissent en hyposignal (en gris ou en noir).

Les séquences pondérées en T1 donnent des images à fort contraste mais peu discriminatives entre les tissus.

Lorsque le TR et le TE sont longs, on obtient des images pondérées en T2 : les tissus à T2 long (LCR) apparaissent alors en hypersignal.

Cette séquence est moins informative sur l’anatomie des structures mais apporte beaucoup de renseignements sur la teneur hydrique des tissus et peut donc aider à leur caractérisation.

2- Indications :

Le bilan étiologique d’une épilepsie, sauf cas d’épilepsie généralisée idiopathique caractérisée, impose la réalisation d’une IRM cérébrale de bonne qualité.

Le scanner cérébral ne conserve plus aucune indication sauf en situation d’urgence (survenue d’une première crise) lorsque l’IRM cérébrale n’est pas immédiatement disponible.

3- Contre-indications :

Les contre-indications formelles à l’IRM sont : l’existence d’un stimulateur cardiaque, la présence d’un matériel prothétique dans l’oreille moyenne, de corps étranger ferromagnétique intraoculaire ou de clips vasculaires intracrâniens.

Les contre-indications relatives sont la claustrophobie et la grossesse (surtout le premier trimestre).

On rappelle que l’examen IRM nécessite une immobilité parfaite et donc la coopération des patients.

En cas de non-coopération prévisible, une prémédication (parfois poussée) doit être envisagée.

4- Réalisation pratique :

Les protocoles d’examen varient selon les centres mais pour qu’un examen IRM soit sensible et rentable, il est indispensable qu’un dialogue s’instaure entre le clinicien et le neuroradiologue.

Le clinicien doit en premier lieu préciser au radiologue la localisation présumée de l’épilepsie.

Les examens ne sont pas réalisés dans les mêmes plans de référence selon qu’il s’agisse d’une épilepsie temporale ou frontale.

Dans les épilepsies temporales, l’emploi du plan hippocampique (plan parallèle au grand axe de l’hippocampe) est recommandé, ce qui permet de dérouler le lobe temporal et de bien visualiser les formations amygdalohippocampiques.

Il est utile, en cas de suspicion d’épilepsie temporale, de réaliser des séquences axiales parallèles au grand axe de l’hippocampe et coronales, perpendiculaires à ce grand axe.

À l’inverse, en cas d’épilepsie frontale, occipitale ou pariétale, il est plus utile d’acquérir l’examen dans le plan habituel de référence CA-CP. De la même façon, le clinicien doit indiquer au radiologue le type de lésion suspecté.

Un protocole classique d’IRM comporte généralement des séquences pondérées axiales et coronales T1 et T2, mais certaines acquisitions supplémentaires peuvent s’avérer utiles dans la recherche de lésions particulières : acquisition volumique tridimensionnelle T1 avec reformatage dans les trois plans de l’espace, séquence fluid attenuated inversion recovery (FLAIR) ou séquence d’inversion-récupération dans la détection de dysplasies focales ; séquences T2* (T2 étoile) dans la recherche de cavernomes de petite taille ; injection de produit de contraste (gadolinium) pour juger de l’évolutivité d’une lésion....

5- Résultats :

Les progrès techniques de ces dernières années ont contribué à sensibiliser l’IRM dans la détection et la localisation d’anomalies cérébrales, et l’on estime actuellement que l’IRM morphologique permet la détection de lésions structurelles chez 80 % des patients souffrant d’une épilepsie partielle.

Les lésions les plus fréquemment retrouvées dans le bilan des épilepsies partielles sont : la sclérose hippocampique (déperdition neuronale limitée à l’hippocampe visible à l’IRM sous forme d’une diminution du volume hippocampique, reflet de l’atrophie, et d’un hypersignal hippocampique en séquence pondérée T2 ou FLAIR), les lésions cicatricielles (post-accident vasculaire cérébral [post-AVC], posttraumatisme crânien, cavité porencéphalique...), les malformations du développement cérébral : dysplasie focale (amincissement du cortex en séquence T1 avec estompement de la limite blanc-gris, hypersignal focal en séquence T2), hétérotopies, tumeur dysembryoplasique neuroépithéliale, polymicro- ou macrogyries... ; les malformations vasculaires (MAV, cavernomes...), les tumeurs cérébrales et enfin les doubles pathologies (association d’une sclérose hippocampique et d’une anomalie structurelle extrahippocampique).

3- Perspectives :

L’analyse semi-quantitative ou quantitative devrait à l’avenir permettre d’optimiser le rendement des IRM morphologiques lorsque l’analyse qualitative visuelle ne révèle pas d’anomalies.

Différents types d’analyse semi-quantitative ou quantitative sont déjà à disposition dans certains centres spécialisés mais ces techniques ne sont pas réalisées en routine clinique et relèvent toujours de la recherche : analyse volumétrique (quantification morphométrique du volume d’une structure), techniques de segmentation de la substance blanche et de la substance grise (principe reposant sur l’utilisation d’un logiciel d’analyse intitulé statistical parametric mapping [SPM]) ; le traitement des images comporte différentes étapes aboutissant, à partir des données anatomiques originelles, à une segmentation de la substance grise, de la substance blanche et du LCR, qui, comparée à un groupe de sujets témoins, permet éventuellement après traitement statistique de mettre en évidence des anomalies localisées de la substance blanche ou grise ; déplissage du cortex (utile pour la détection des dysplasies focales) ; analyse sulcale (utile pour la localisation et la détection de dysplasies focales profondes) ; technique de moyennage des images (particulièrement utile quand l’acquisition initiale est artefactée par le mouvement ; permet, en moyennant plusieurs fois les images obtenues à partir d’une seule séquence d’acquisition 3D, de corriger partiellement les artefacts de mouvements et d’améliorer la détection des anomalies de la substance grise) ; reformatage curvilinéaire (rendu de surface qui sensibilise énormément le repérage des anomalies néocorticales, mais s’avère opérateurdépendant dans le choix des seuils).

B - IMAGERIE PAR RÉSONANCE MAGNÉTIQUE FONCTIONNELLE :

1- Méthodologie :

Le principe de l’IRMf est de détecter l’activité neuronale par l’intermédiaire des modifications du flux sanguin cérébral qu’elle induit.

La technique la plus répandue utilise l’effet blood oxygen level dependant contrast (BOLD).

Les modifications de signal alors observées sont dues aux variations du rapport de la concentration oxyhémoglobine/désoxyhémoglobine dont les propriétés magnétiques sont différentes.

L’activation cérébrale entraîne une baisse de la concentration relative de désoxyhémoglobine et donc une augmentation de signal IRM.

2- Indications :

Grâce à l’IRMf, on peut réaliser des cartographies fonctionnelles préopératoires en localisant précisément des régions anatomiques dévolues à certaines fonctions neurologiques (motrices, sensorielles, sensitives, cognitives).

3- Réalisation pratique :

Elle repose sur l’utilisation d’une séquence dédiée à l’IRMf, l’échoplanar, et de paradigmes d’activation.

Les paradigmes d’activation les plus fréquemment utilisés consistent généralement en une alternance de tâches d’activation et de tâches de référence, appelées blocs.

La tâche d’activation correspond à la réalisation d’une tâche spécifique (visuelle, sensitive, motrice ou cognitive) dont on cherche à établir la localisation cérébrale précise.

La tâche de référence correspond à la condition servant de base à l’analyse statistique et permettant la soustraction des processus cérébraux ne relevant pas directement de la tâche spécifique étudiée.

En 1996, Buckner a proposé un nouveau type d’activation, appelé paradigme événementiel, consistant non plus en l’alternance de blocs tâches d’une trentaine de secondes, mais en une alternance d’activations uniques mais répétées de façon très rapprochée, toutes les 16 secondes environ ; l’avantage étant de pouvoir accéder à la dynamique temporelle de l’activation cérébrale.

4- Contre-indications :

Ce sont celles de l’IRM standard.

5- Résultats :

L’IRMf permet actuellement de délimiter de façon fiable les aires sensitives et motrices et aide ainsi à la planification de la résection des zones corticales adjacentes.

Concernant les tâches cognitives, l’objectif serait de remplacer l’invasif test de Wada (test de référence pour la latéralisation du langage et de la mémoire en préopératoire dans les épilepsies de la face médiale du lobe temporal consistant en l’injection intracarotidienne d’un barbiturique d’action rapide) par l’IRMf.

Des études préliminaires ont confirmé la fiabilité de l’IRMf dans la latéralisation du langage en utilisant des tâches de fluence verbale ; la latéralisation fiable de la mémoire semble plus problématique.

6- Perspectives :

L’utilisation combinée de l’IRMf et de l’électroencéphalogramme (EEG) peut donner accès aux modifications de perfusion cérébrale contemporaines de l’activité épileptique elle-même et pourrait aider à la localisation du foyer épileptogène.

Cette technique est actuellement en cours d’évaluation et demeure du domaine de la recherche.

B - SPECTROSCOPIE PAR RÉSONANCEX MAGNÉTIQUE NUCLÉAIRE :

1- Méthodologie :

La spect-RMN permet d’obtenir in vivo et de façon non invasive des informations métaboliques complémentaires des éléments morphologiques ou fonctionnels obtenus par les autres méthodes IRM.

Le principe est de détecter sous forme de spectre les signaux de résonance obtenus à partir de molécules situées dans les tissus ou les cellules.

Chaque substance peut alors être identifiée grâce à la position de son pic dans le spectre, l’aire du pic renseignant également sur la quantité de substance présente dans l’échantillon étudié.

2- Indications :

En épilepsie, son application principale est la détection d’une variation focale des principaux métabolites présents dans le parenchyme cérébral (N-acétyl aspartate [NAA], choline, créatinine [Cr]), témoin d’un dysfonctionnement neuronal localisé. Le but est là encore d’aider à délimiter le foyer épileptique.

3- Réalisation pratique :

Deux techniques sont actuellement utilisées : la technique monovoxel qui consiste à poser une région d’intérêt de volume réduit sur la structure étudiée pour en déterminer la composition biochimique, ou la technique de carte de distribution qui permet d’obtenir un échantillonnage dans un plan de coupe entier (méthode dite « d’imagerie spectroscopique »).

Cette dernière technique est susceptible d’apporter plus d’informations à l’échelon du cerveau entier mais comporte encore des contraintes techniques difficiles à surmonter.

4- Contre-indications :

Ce sont celles de l’IRM standard.

5- Résultats :

La majorité des études a porté sur la détection d’anomalies focales dans les épilepsies partielles pharmacorésistantes.

Le premier intérêt est d’aider à la localisation du foyer lorsque l’imagerie structurelle ne montre pas de lésion structurelle en mettant en évidence des diminutions focales des métabolites cérébraux (NAA, NAA/Cr).

Le second intérêt en présence d’une anomalie structurelle identifiée (sclérose hippocampique, dysplasie corticale) est d’étudier le retentissement de la lésion et du foyer épileptique à distance.

Il a ainsi pu être mis en évidence, dans des tableaux d’épilepsie de la face médiale du lobe temporal avec sclérose hippocampique unilatérale, des anomalies hippocampiques bilatérales.

L’atteinte hippocampique controlatérale, lorsqu’elle est moins significative que l’atteinte ipsilatérale, est alors interprétée comme le témoin fonctionnel de la propagation des crises et se normalise en général en cas de guérison chirurgicale.

Une atteinte controlatérale marquée doit cependant faire craindre un mécanisme plus diffus et peut représenter un facteur de mauvais pronostic pour la chirurgie de l’épilepsie.

De même, il a été démontré dans les dysplasies cérébrales que le dysfonctionnement mis en évidence en spectroscopie excédait le volume décelable de la lésion en IRM morphologique, ce qui peut amener à redéfinir les limites de l’exérèse chirurgicale.

6- Perspectives :

Beaucoup d’équipes tentent actuellement d’analyser les taux de différents neurotransmetteurs (acide gamma-amino-butyrique [GABA], glutamate notamment) par des méthodes dites « d’édition ».

Une détermination fiable de la concentration intracérébrale des différents neurotransmetteurs aurait de nombreuses applications en épilepsie : étude du mécanisme d’action des médicaments antiépileptiques (certaines études spectroscopiques ont déjà ainsi confirmé que des médicaments comme le vigabatrine ou la gabapentine élevaient les taux intracérébraux de GABA) ; accès à la physiopathologie des crises et des mécanismes les sous-tendant...

D - IMAGERIE PAR RÉSONANCE MAGNÉTIQUE DE DIFFUSION :

1- Méthodologie :

L’IRM de diffusion est basée sur les propriétés de déplacement des molécules d’eau, témoins de l’intégrité cellulaire et reflet de la structure des tissus.

Le principe est que la diffusion des molécules d’eau se fait de façon rapide et isotropique (dans une seule direction) dans la substance grise et le LCR alors que cette diffusion est plus lente et se fait selon l’orientation des faisceaux et le degré de myélinisation des fibres dans la substance blanche (anisotropie).

2- Indications :

Des études récentes ont confirmé l’intérêt de cette technique dans l’investigation des épilepsies partielles cryptogéniques en mettant en évidence des anomalies de la diffusion et de l’anisotropie chez des patients souffrant d’une épilepsie partielle avec IRM morphologique normale.

3- Réalisation pratique :

Le calcul des coefficients de diffusion et d’anisotropie impose le calcul du tenseur de diffusion : matrice décrivant le processus de diffusion en fonction de la direction.

À partir de cette matrice, on peut ensuite calculer en tout point de l’image le coefficient de diffusion apparent (ADC) ainsi qu’un vecteur principal représentant la direction de diffusion la plus rapide, elle-même parallèle à la direction des fibres.

On peut ainsi suivre, de vecteur en vecteur, la trajectoire des principaux faisceaux de substance blanche.

4- Contre-indications :

Ce sont celles de l’IRM standard.

5- Résultats :

L’utilisation de l’IRM de diffusion dans l’épilepsie est récente et découle d’une observation initiale de Zhong et al qui, en 1997, avaient noté une brève diminution du coefficient de diffusion après administration à l’animal de courts électrochocs.

Par la suite, la plupart des études se sont focalisées sur la phase ictale (états de mal) et postictale en retrouvant dans les deux cas des chutes transitoires du coefficient de diffusion.

Plus récemment, Symms et al ont utilisé l’IRM de diffusion couplée à l’EEG et ont permis de démontrer que la survenue de pointes interictales était associée à des augmentations focales du coefficient de diffusion, suggérant ainsi que les états ictal et interictal avaient des traductions différentes en IRM de diffusion.

Depuis, plusieurs études interictales ont démontré l’intérêt de l’IRM de diffusion en retrouvant des anomalies des épilepsies lésionnelles connues et même, dans certains cas, d’épilepsie cryptogénique.

Il est à noter que dans les épilepsies symptomatiques, les anomalies en diffusion étaient beaucoup plus étendues que les anomalies structurelles vues sur l’IRM morphologique.

Ce dernier point reflète le fait qu’on ne connaît toujours pas exactement à l’heure actuelle la signification des anomalies détectées en diffusion (anomalies de la substance grise, de la substance blanche, de l’interface substance grisesubstance blanche ?).

6- Perspectives :

Une des applications les plus prometteuses de l’imagerie de diffusion est l’utilisation des informations sur la direction des fibres permettant de visualiser les faisceaux de fibres (tracking), rendant ainsi possible l’étude de la connectivité cérébrale.

E - IMAGERIE PAR RÉSONANCE MAGNÉTIQUE DE PERFUSION :

1- Méthodologie :

L’IRM de perfusion mesure l’apport d’oxygène et de nutriments au tissu grâce au débit sanguin cérébral.

Il s’agit d’une technique semiquantitative.

Elle peut servir à mettre en évidence des zones d’hypoperfusion en regard du foyer en interictal et des zones d’hyperperfusion en ictal ainsi qu’à effectuer des cartographies préopératoires.

2- Indications :

Elle aide à la délimitation du foyer épileptique.

3- Réalisation pratique :

Deux types de mesures peuvent être effectués :

– mesure de la dynamic susceptibility contrast (DSC) qui repose sur l’injection d’un produit de contraste (gadolinium) que l’on utilise comme traceur intravasculaire du débit sanguin cérébral ;

– mesure de l’arterial spin labeling (ASL) qui ne comporte pas d’injection de produit de contraste exogène et qui consiste à utiliser l’eau sanguine intra-artérielle comme traceur diffusible du débit sanguin.

4- Contre-indications :

Ce sont celles de l’IRM standard.

5- Résultats :

L’IRM de perfusion n’a jusqu’ici été que très peu utilisée dans le domaine de l’épilepsie.

Les études préliminaires font état de zones d’hypoperfusion en regard du foyer en interictal et de zones d’hyperperfusion en période ictale.

6- Perspectives :

L’IRM de perfusion pourrait permettre la réalisation d’études fonctionnelles reposant sur la mise en évidence de variations du débit sanguin cérébral dans différentes tâches spécifiques (motricité, sensibilité, cognition...).

Les cartographies établies en IRM de perfusion auraient, par rapport aux cartographies d’IRMf, des désavantages (moindre sensibilité individuelle) et des avantages (meilleure sensibilité de groupe, meilleure sensibilité aux tâches de basse fréquence, résolution spatiale moins artefactée par les mouvements dans les sinus veineux).

Tomographie d’émission monophotonique (TEMP) :

L’imagerie du débit sanguin cérébral par TEMP, ou SPECT des Anglo-Saxons, est une technique d’imagerie fonctionnelle nucléaire reposant sur la détection in vivo de la distribution tridimensionnelle d’un radiotraceur injecté par voie intraveineuse.

Dans l’épilepsie, la TEMP peut être le reflet :

– de la perfusion cérébrale en dehors de la crise (TEMP intercritique) ;

– de l’aspect dynamique de la crise quand le traceur est injecté pendant la crise (TEMP critique).

Une telle « photographie » dynamique de la crise est possible car l’acquisition des images se fait de manière différée par rapport au temps de l’injection du radiotraceur.

Les traceurs utilisés sont marqués par des radio-isotopes émetteurs de photons simples, gamma.

Le principe de la TEMP repose sur la détection de cette émission monophotonique grâce à des caméras de scintillations.

A - TRACEUR :

Le traceur idéal doit avoir un poids moléculaire faible et être lipophile pour diffuser passivement dans les cellules cérébrales dès le premier passage après injection intraveineuse du traceur.

Ce traceur doit rester captif de la cellule jusqu’au moment de l’acquisition des images afin que son taux reste proportionnel au débit existant lors de l’injection.

Ce traceur doit être un émetteur de photons.

L’énergie des photons doit être comprise entre 100 et 200 keV.

(> 100 pour que l’absorption corporelle soit négligeable et < 200 pour être captée par les détecteurs).

Les radio-isotopes ne sont pas des constituants naturels des molécules des tissus vivants.

Le plus couramment utilisé est le technétium 99m (99mTc).

C’est un émetteur de photons. Schématiquement, deux types de traceurs sont utilisés :

– l’héxa-méthyl-propyl-amine-oxime (HMPAO ou CERETECy de Amersham International) : c’est le traceur le plus utilisé.

Lipophile, sa pénétration dans les cellules débute 15 secondes après l’injection intraveineuse au pli du coude et dure 40 secondes.

L’image obtenue est donc la « somme » du débit sanguin pendant cette courte période.

Son élimination (wash-out) des cellules est inférieure à 2 % par heure.

Le principal défaut de l’HMPAO est sa relativement brève stabilité une fois combinée au 99mTc (une demi-heure).

Il doit donc être préparé au moment où il va être utilisé, ce qui n’est pas toujours facile lorsque l’injection doit être faite pendant une crise d’épilepsie.

Il existe maintenant une nouvelle forme d’HMPAO plus stable in vitro (6 heures) ;

– l’ethyl-cysteinate-dimer (ECD ou Neurolitet de Dupont Pharma) : il présente les mêmes propriétés que l’HMPAO en termes de lipophilie, rétention intracellulaire.

Probablement moins rapidement capté que l’HMPAO, son wash-out après 1 heure semble plus important.

Son avantage essentiel est sa grande stabilité in vitro après préparation.

B - CAMÉRA :

La détection des photons émis dans les tissus s’effectue à l’aide d’une gammacaméra.

La performance d’une caméra est d’autant meilleure qu’un plus grand nombre de photons est détecté, nécessitant la combinaison à la fois d’une grande surface de détection et d’une distance courte cerveau/système de détection.

La plupart des caméras utilise des détecteurs tournants, réalisant par étapes 360° autour de la tête du patient.

À chaque étape de ce tour, une projection plane est obtenue (en règle 64, voir 128 images 2D correspondant à 64 ou 128 positions angulaires différentes).

Le système informatique permet de reconstruire en volume l’activité céphalique du sujet puis de réaliser des coupes dans l’axe souhaité.

Certaines caméras récentes ont ainsi deux ou même trois têtes tournant autour du patient, ce qui augmente encore la qualité et la résolution de l’image.

L’examen sur de telles machines nécessite l’immobilité du patient environ pendant une demi-heure.

C - EN PRATIQUE :

En pratique, la TEMP est réalisée sous contrôle vidéo-EEG.

La technique de la TEMP peut sembler simple, facilement accessible dans de nombreux hôpitaux et de prix modéré (entre autres par rapport à la TEP).

Ceci est vrai pour la TEMP intercritique où la principale difficulté est d’être effectivement en phase intercritique, à distance suffisante d’une crise (en général 24 h).

L’examen est réalisé sous contrôle vidéo-EEG de longue durée.

La situation se complique pour la TEMP critique, examen essentiel dans l’épilepsie car seul examen d’imagerie dynamique de la crise.

Cet examen implique l’hospitalisation du patient, un sevrage médicamenteux sur plusieurs jours, une surveillance rapprochée sous contrôle vidéo- EEG, une connaissance au préalable du (ou des) type(s) de crise du patient.

La survenue d’une crise étant toujours inopinée, le jour de la TEMP, une personne (technicien ou médecin) doit assurer en continu une surveillance du patient et de son tracé EEG.

Une telle surveillance est nécessaire pour détecter au plus tôt les signes annonciateurs d’une crise, afin d’injecter le traceur dans les secondes initiales de la crise.

En effet, la fiabilité des résultats de l’examen est conditionnée par la précocité de l’injection du traceur.

D’autre part, l’interprétation des résultats nécessite de corréler les résultats de la TEMP aux données électrocliniques du patient présenté lors de l’examen.

L’acquisition sous la caméra des images se fait dans un second temps, au plus tard 1 à 2 heures après l’injection du traceur.

Ainsi le coût « indirect » de la TEMP critique en temps, personnel, frais d’hospitalisation est loin d’être négligeable.

D - IMAGES :

Les images obtenues reflètent à la fois le métabolisme neuronal et le débit sanguin cérébral, qui paraissent étroitement couplés tant localement que temporellement.

Ainsi, quand le métabolisme neuronal augmente comme dans une crise d’épilepsie, le débit sanguin local croît pratiquement parallèlement à la demande énergétique.

E - ANALYSE :

La première analyse est qualitative comparant visuellement un côté par rapport à l’autre.

Cette méthode retient comme anormale une zone de perfusion asymétrique.

La précision de la localisation anatomique des anomalies en TEMP est nettement améliorée en cas de superposition des images de débit sur une IRM volumique.

D’autre part, la TEMP intercritique sert d’examen de référence pour la TEMP critique et est soustraite de cette dernière pour ne garder que l’image reflétant les modifications du débit au cours de la crise.

Ces modifications sont elles aussi fusionnées à l’IRM volumique pour préciser leur topographie.

Des mesures semi-quantitatives peuvent être réalisées, en comparant le débit d’une région donnée à celui de l’ensemble du cerveau, par exemple.

La quantification des données SPECT est en cours de développement.

F - RÉSULTATS :

En période intercritique et quelle que soit la cause de l’épilepsie, la TEMP révèle souvent une hypoperfusion dont la valeur localisatrice est variable.

Sa sensibilité comme sa spécificité sont estimées entre 36 et 95 %.

L’existence d’un hypodébit ne peut s’interpréter qu’en confrontant l’image TEMP à l’imagerie anatomique IRM.

Cet hypodébit peut s’expliquer par la présence d’une lésion.

L’aspect en TEMP est alors celui d’une interruption brutale de l’image de débit.

Il peut cependant dépasser plus ou moins largement le volume lésionnel ou être présent en dehors de toute lésion.

Quelle est alors la signification de cet hypodébit ? Il peut être lié à une perte neuronale.

Cet aspect est fréquemment retrouvé dans les séries chirurgicales avec sclérose de l’hippocampe. Un dysfonctionnement des structures impliquées dans l’épilepsie a été évoqué comme une inhibition entourant le foyer épileptogène.

Cependant, dans l’épilepsie, la TEMP intercritique sert essentiellement de référence pour l’interprétation des examens critiques.

En phase critique, il faut toujours considérer que la TEMP est le reflet du débit sanguin pendant plusieurs dizaines de secondes, impliquant à la fois les variations de débit de la région d’origine des crises, mais aussi plus ou moins des régions de propagations.

Certaines variations discrètes de débit peuvent ne pas être perceptibles si la crise est trop courte ou trop localisée.

Ainsi, l’hypoperfusion intercritique fait place à une hyperperfusion dans les zones activées par la crise.

La sensibilité de la TEMP critique est d’environ 70 à 95 %.

La valeur localisatrice des anomalies constatées est bonne, cependant la variabilité des aspects critiques observés rend leur interprétation délicate.

Cette variabilité dépend du type clinique de crise pendant lequel le traceur a été injecté, mais aussi du moment de l’injection par rapport au début de la crise.

Dans la période postcritique immédiate dans une crise temporale interne, l’hyperperfusion persisterait au niveau des régions mésiales alors qu’apparaîtrait une hypoperfusion au niveau des régions temporales latérales.

Quoi qu’il en soit, le lien existant entre une hypoperfusion intercritique, une hyperperfusion critique et l’hypothèse quant au site d’origine et de propagation des crises ne peut être établi que par une bonne concordance anatomoélectroclinique.

Tomographie par émission de positons :

La TEP est une technique d’imagerie fonctionnelle qui permet d’obtenir des images en coupes représentant la distribution temporelle, régionale et quantitative d’un traceur radioactif émetteur de positons, lié à une molécule « d’intérêt ».

Ces isotopes émetteurs de positons présentent l’avantage de pouvoir être incorporés dans des molécules biologiques sans en modifier les propriétés biochimiques.

La TEP ne peut être réalisée qu’en dehors de toute crise, l’injection du traceur et l’acquisition des images se faisant sous la caméra avec une immobilité parfaite.

A - TRACEUR :

Le positon est une particule dont la masse et le spin sont identiques à ceux d’un électron mais dont la charge est positive.

Il est émis lors d’une désintégration b+ du noyau d’un isotope instable qui possède un excès de protons par rapport au nombre de neutrons.

Une fois émis dans la matière, le positon parcourt quelques millimètres et perd progressivement son énergie cinétique par interactions successives avec les électrons du milieu environnant.

Lorsque cette énergie est presque nulle, le positon s’annihile avec un électron libre du milieu en produisant 2 photons a.

Ces 2 photons c de très haute énergie (511 keV chacun), sont émis à 180° l’un de l’autre.

Ces photons traversent les tissus et sont détectés simultanément à l’extérieur de l’organisme par une caméra à positons.

La production du radio-isotopes nécessite un cyclotron, où va être incorporé un isotope radioactif en lieu et place d’un atome stable d’une molécule organique.

En raison de leur courte période, ces radio-isotopes devront le plus souvent être produits par le cyclotron sur le lieu même de leur utilisation.

Ces molécules sont administrées à doses très faibles, dites « traceuses » dans l’organisme, par voie intraveineuse.

Dans l’épilepsie, différents types de traceurs peuvent être utilisés.

B - CAMÉRA :

La caméra à positons est constituée d’un ensemble de détecteurs reliés entre eux par un circuit électronique dit de coïncidences.

Son rôle est de convertir l’énergie du photon c en signal électrique interprétable par l’électronique d’acquisition.

Lorsque deux photons atteignent un couple de détecteurs, situés sur une ligne de coïncidence, le système enregistre un événement dit « vrai ».

Un système d’amplification puis de reconstruction numérique permet d’obtenir les images.

C - EN PRATIQUE :

En pratique, le TEP-scan est réalisé dans une ambiance calme, le patient est allongé, les yeux fermés, en évitant tout mouvement de la tête.

Les tomographes utilisés dans le cadre de l’épilepsie acquièrent 31 coupes de 3,4 mm d’épaisseur avec une résolution spatiale de 6 X 6 mm. Afin de corriger l’atténuation des photons émis, une image de transmission est acquise avec une source externe de [68Ge]-germanium pendant 15 minutes avant l’injection du traceur.

L’injection du traceur se fait sous la caméra, et l’acquisition des images se fait, en fonction du traceur, soit d’emblée, soit après un temps d’accumulation suffisant dans le système nerveux central.

La durée de l’acquisition varie en fonction du traceur.

D - ANALYSE DES IMAGES :

L’analyse des images a nettement progressé. Elle permet entre autres, soit une analyse qualitative, soit une analyse quantitative.

Des études individuelles ou de groupes sont possibles. L’analyse visuelle des images peut être jugée suffisante dans un but clinique.

Néanmoins, des analyses quantitatives permettent de répondre de façon plus précise à certaines questions.

Elles seules sont capables de détecter de très faibles variations des paramètres fonctionnels, de mettre en évidence des anomalies bilatérales, et bien évidemment d’obtenir des variables quantitatives indispensables pour effectuer des études statistiques.

On dispose actuellement de logiciels de traitement d’images qui incluent une analyse statistique des données d’un sujet ou d’un groupe en comparaison avec des données de références.

Les analyses quantitatives peuvent être réalisées par la technique des régions d’intérêt (ROI) ou plus récemment par des logiciels d’analyse statistique portant sur l’ensemble des pixels.

Les ROI peuvent être définies, soit sur les images TEP, soit de façon plus précise sur les images IRM, puis reportées sur les images TEP.

La superposition automatique des images TEP avec IRM améliore la précision de la définition des ROI et ainsi l’analyse des données. Plusieurs tracés dans l’épilepsie ont été utilisés.

E - MÉTABOLISME CÉRÉBRAL :

L’étude du métabolisme cérébral est la plus courante.

Le traceur utilisé est le 2-désoxy-D-glucose (2-DG), un analogue du glucose marqué par le fluor 18 (18F-fluoro-2-désoxy-D-glucose ou FDG).

Après 35 minutes, la majorité de la radioactivité est piégée et reste stable au moins 30 minutes. L’examen est réalisé pendant cette période, soit 40 à 60 minutes après l’injection du traceur.

L’acquisition des images dure 20 minutes pendant lesquelles l’immobilité du sujet est requise.

Ces images qui reflètent la distribution de l’émetteur de positons dans le cerveau sont transformées en images métaboliques par un modèle mathématique.

En pratique, la réalisation d’un examen en FDG-TEP nécessite que le patient soit à jeun. Les contraintes techniques de l’examen ne permettent pas de faire des examens pendant la survenue d’une crise épileptique.

La majorité des études se sont focalisées sur les épilepsies temporales.

Dans ces épilepsies, la FDG-TEP apparaît comme la méthode d’imagerie la plus sensible de détermination du foyer épileptogène en dehors des crises.

La FDG-TEP retrouve un hypométabolisme localisé dans 70 à 80 % des cas.

Le taux de détection des anomalies métaboliques intercritiques est encore meilleur en présence de lésions constatées à l’IRM.

Dans les épilepsies temporales externes, l’hypométabolisme est en général assez limité, souvent superposable aux fréquentes lésions rencontrées dans ces épilepsies (tumeurs, troubles du développement cérébral, malformations vasculaires, lésions cicatricielles...).

En revanche, dans les épilepsies temporales internes, la zone d’hypométabolisme dépasse souvent la zone lésionnelle.

L’étude du métabolisme intercritique des épilepsies avec sclérose de l’hippocampe révèle de façon presque systématique un hypométabolisme des structures de la face interne et externe du lobe temporal, s’étendant parfois aux lobes frontaux ou pariétaux, ou aux noyaux gris centraux ou au thalamus.

Malgré l’étendue des anomalies métaboliques, une bonne corrélation entre la zone d’hypométabolisme et le foyer épileptogène a pu être mise en évidence dans plusieurs études faisant appel à des enregistrements EEG en profondeur.

La reproductibilité des anomalies métaboliques, évaluée dans un nombre limité d’études, reste bonne.

Dans les épilepsies extratemporales, la sensibilité de la TEP apparaît inférieure.

La responsabilité de la perte neuronale dans l’hypométabolisme reste discutée.

L’hypométabolisme dépasse souvent le foyer lésionnel.

La possibilité de mécanismes de désafférentation a aussi été évoquée.

Ceci explique vraisemblablement l’hypométabolisme temporopolaire retrouvé dans les épilepsies de la face interne du lobe temporal.

Du fait de sa résolution temporelle médiocre, la TEP ne permet pas l’étude de la phase critique.

Les quelques examens TEP réalisés le plus souvent fortuitement en période critique démontrent l’existence d’un hypermétabolisme maximal au niveau de la zone supposée des décharges.

F - RÉCEPTEURS CENTRAUX AUX BENZODIAZÉPINES (RCBZ) :

Les RCBZ ont aussi été très étudiés, en raison de l’hypothèse selon laquelle la transmission GABAergique, principal neuromédiateur inhibiteur, devait être altérée dans l’épilepsie.

En effet, il existe un couplage structurel et fonctionnel entre les RCBZ et le récepteur GABAA. Ainsi, l’étude de la transmission GABAergique peut être réalisée avec un antagoniste des benzodiazépines (BZD), le 11Cflumazénil.

Cette molécule se lie avec une haute affinité sur le site BZD du récepteur GABAA, et n’a pas d’effet physiologique ou pharmacologique aux doses utilisées, qui sont de l’ordre de 5 à 20 µg (contre 200 à 3000 µg/kg pour les doses thérapeutiques).

Les anomalies des RCBZ sont beaucoup plus limitées que l’hypométabolisme intercritique.

Ce traceur permet aussi de mettre en évidence des anomalies focales dans les épilepsies extratemporales.

La signification de la baisse du nombre de récepteurs BZD dans la zone lésionnelle est discutée : elle pourrait témoigner plus de la perte neuronale que d’un dysfonctionnement GABAergique.

G - PERSPECTIVES :

La diversification des traceurs ouvre d’importantes voies de recherche des mécanismes physiopathologiques sous-tendant l’épilepsie.

Conclusion :

Ainsi, l’ensemble de ces examens contribue, dans le bilan préchirurgical des épilepsies, à identifier le foyer épileptogène et les zones cérébrales hautement fonctionnelles qu’il faudra obligatoirement épargner lors de l’intervention.

Au-delà de cette application clinique, l’imagerie fonctionnelle participe à une meilleure compréhension de l’épilepsie.

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