Des chercheurs découvrent un nouveau biomarqueur neuronal pour le trouble obsessionnel-compulsif

Une étude récente du Baylor College of Medicine et du Texas Children’s Hospital a identifié un modèle d’activité neuronale spécifique comme un nouveau biomarqueur permettant de prédire et de surveiller avec précision l’état clinique des personnes atteintes de troubles obsessionnels compulsifs (TOC) ayant subi une stimulation cérébrale profonde (DBS), une approche thérapeutique émergente pour les troubles psychiatriques graves.

L’étude, dirigée par les Drs Sameer Sheth et Wayne Goodman avec les co-auteurs principaux, les Drs Nicole Provenza, Sandy Reddy et Anthony Allam, a été publiée dans Médecine naturelle.

« Les progrès récents en matière de neuromodulation chirurgicale ont permis une surveillance continue à long terme de l’activité cérébrale des patients atteints de TOC au cours de leur vie quotidienne », a déclaré le Dr Nicole Provenza, professeure adjointe au Baylor College of Medicine et boursière McNair. « Nous avons utilisé cette nouvelle opportunité pour identifier des signatures neuronales clés qui peuvent servir de prédicteurs de l’état clinique de douze personnes atteintes de TOC résistant au traitement qui recevaient une thérapie DBS. »

La DBS apparaît comme un traitement efficace pour les TOC sévères et résistants au traitement

Le TOC est un trouble mental courant et invalidant qui touche 2 à 3 % de la population mondiale. Environ deux millions de personnes aux États-Unis souffrent de TOC. Dans les cas graves, les patients passent énormément de temps à effectuer des compulsions répétitives et apparemment insensées et à persister dans des pensées intrusives.

Les TOC ont des conséquences considérables sur le bien-être et la qualité de vie des patients et de leurs soignants et peuvent nuire à la capacité de conserver un emploi et d’entretenir des relations. Bien que la psychothérapie et les médicaments soient efficaces chez la majorité des personnes concernées, environ 20 à 40 % des personnes atteintes de TOC sévères sont résistantes à ces traitements conventionnels.

Depuis le début des années 2000, la thérapie DBS est utilisée pour moduler l’activité neuronale dans des régions spécifiques du cerveau liées aux symptômes du TOC. De nombreux patients éligibles à cette thérapie n’ont pas bénéficié suffisamment des thérapies conventionnelles. Dans cette population résistante au traitement, environ deux tiers des patients présentent une amélioration significative des symptômes du TOC après la DBS.

Tout comme les stimulateurs cardiaques régulent l’activité électrique du cœur, les dispositifs de stimulation cérébrale profonde régulent l’activité électrique du cerveau. Les dispositifs de stimulation cérébrale profonde transportent les impulsions électriques du générateur, généralement implanté dans la partie supérieure du thorax, via une paire de fils fins, vers des régions cibles spécifiques du cerveau. Un réglage précis des paramètres de stimulation permet aux impulsions électriques de rétablir un circuit cérébral dysfonctionnel à un état sain.

La DBS est une procédure approuvée par la FDA, couramment utilisée pour traiter les troubles du mouvement tels que les tremblements essentiels et la maladie de Parkinson et est de plus en plus utilisée pour traiter les TOC sévères.

« Nous avons constaté des progrès remarquables dans le domaine de la recherche DBS, une technologie utilisée depuis des décennies pour traiter les troubles du mouvement », a déclaré le Dr John Ngai, directeur de la Brain Research Through Advancing Innovative Neurotechnologies Initiative (The BRAIN Initiative) aux National Institutes of Health.

« L’avancée rapportée ici ne représente qu’une des nombreuses réussites dans lesquelles l’Initiative BRAIN a contribué à développer une nouvelle génération de technologies DBS, rapprochant ainsi de la clinique les traitements contre des pathologies comme le TOC. »

Nécessité d’un biomarqueur clinique pour surveiller la réponse des patients atteints de TOC à la stimulation cérébrale profonde

Définir la dose correcte est souvent plus difficile pour les troubles psychiatriques comme le TOC que pour les troubles du mouvement.

« Chez les patients souffrant de troubles du mouvement, il est plus évident que la stimulation et le réglage sont corrects, car les mouvements anormaux tels que les tremblements ou la raideur diminuent immédiatement », a déclaré le Dr Sheth, professeur et vice-président de la recherche au département de neurochirurgie du Baylor College of Medicine, directeur des laboratoires de la Gordon and Mary Cain Pediatric Neurology Research Foundation et chercheur au Jan and Dan Duncan Neurological Research Institute du Texas Children’s Hospital.

« Cependant, il est beaucoup plus difficile d’atteindre ce niveau de programmation DBS précise pour les TOC et d’autres troubles psychiatriques, car il existe un long délai entre le début de la stimulation et l’amélioration des symptômes. Il est difficile de savoir quel ajustement particulier a conduit à un changement particulier des mois plus tard.

« Notre objectif en entreprenant cette étude était donc de trouver un biomarqueur neuronal fiable pour nous guider dans la gestion de la stimulation cérébrale profonde et de surveiller à distance l’évolution des symptômes de nos patients. Cela est particulièrement important car plusieurs de nos patients parcourent de longues distances à travers le pays ou le monde pour bénéficier d’un traitement par stimulation cérébrale profonde, qui pour le TOC n’est actuellement proposé que dans très peu de centres spécialisés. »

Cibler la racine du problème du TOC

Pour identifier une cible optimale pour le développement d’un biomarqueur, l’équipe s’est concentrée sur l’un des comportements les plus caractéristiques du TOC : la tendance à l’évitement pathologique. Les personnes atteintes de TOC souffrent souvent d’une tendance difficile à contrôler à éviter un danger ou une détresse potentielle. En essayant d’éviter de telles menaces perçues dans la vie quotidienne, elles sont souvent en proie à des pensées internes intrusives et à des peurs irrationnelles (obsessions), qui conduisent à des routines rigides et à des comportements répétitifs (compulsions).

L’objectif de l’équipe était de comprendre comment les oscillations cérébrales à basse fréquence dans la gamme thêta (4-8 Hz) à alpha (8-12 Hz), dont un grand nombre d’études scientifiques ont montré qu’elles jouent un rôle important dans les processus cognitifs, étaient altérées chez les personnes atteintes de TOC sévères et résistantes aux traitements. Pour ce faire, ils ont exploité une nouvelle fonctionnalité des appareils DBS modernes : la capacité non seulement à stimuler mais également à enregistrer l’activité cérébrale.

En général, les études qui surveillent les schémas d’activité cérébrale sont conçues pour être de brefs épisodes menés pendant que les participants effectuent une tâche cognitive spécifique. Cependant, cette étude est unique car les chercheurs ont pu utiliser le système DBS pour surveiller en continu les schémas d’activité cérébrale en arrière-plan des activités quotidiennes. Cette caractéristique de l’étude a permis d’intégrer la recherche dans la vie naturelle des participants à l’étude plutôt que de la confiner à des environnements de laboratoire non naturels.

Les enregistrements ont commencé dès l’implantation du système DBS. Comme la stimulation est généralement initiée quelques jours ou quelques semaines plus tard, l’équipe a pu mesurer les schémas d’activité neuronale dans l’état sévèrement symptomatique. Fait intéressant, ils ont découvert que l’activité neuronale du striatum ventral à 9 Hz (bordure thêta-alpha) présentait un rythme circadien important qui fluctuait au cours du cycle de 24 heures.

« Avant la DBS, nous avons observé un modèle d’activité neuronale extrêmement prévisible et périodique chez tous les participants », a déclaré le Dr Goodman, professeur et titulaire de la chaire DC et Irene Ellwood en psychiatrie au département Menninger de psychiatrie et des sciences du comportement au Baylor College of Medicine.

« Cependant, après l’activation de la DBS, lorsque les individus ont commencé à réagir et à améliorer leurs symptômes, nous avons constaté une rupture de ce schéma prévisible. C’est un phénomène très intéressant et nous avons une théorie pour l’expliquer. Les personnes atteintes de TOC ont un répertoire limité de réponses à une situation donnée. Elles effectuent souvent les mêmes rituels de manière répétée et modifient rarement leurs routines ou s’engagent dans de nouvelles activités, ce qui peut entraîner une grande prévisibilité de l’activité dans cette région du cerveau.

« Cependant, après l’activation de la DBS, leur répertoire comportemental s’est élargi ; ils pourraient réagir de manière plus flexible aux situations et ne pas être simplement motivés par un fort désir d’éviter les déclencheurs du TOC. Ce répertoire élargi peut être le reflet d’un modèle d’activité cérébrale plus diversifié. Ainsi, nous pensons que cette perte d’une activité neuronale hautement prévisible indique que les participants se sont engagés dans moins de comportements TOC répétitifs et compulsifs. »

« En résumé, nous avons identifié un biomarqueur neurophysiologique qui peut servir d’indicateur fiable des améliorations de l’humeur et des comportements chez les patients atteints de TOC après un traitement DBS. Nous prévoyons que ces résultats transformeront la manière dont les patients sont suivis tout au long du traitement DBS », a ajouté le Dr Sheth, qui est également boursier McNair et titulaire de la chaire Cullen Foundation au Baylor College of Medicine.

« L’intégration de ces informations dans un tableau de bord destiné aux cliniciens, par exemple, pourrait aider à guider l’administration du traitement, démystifiant ainsi le processus de programmation DBS pour les TOC et rendant le traitement plus accessible à un plus grand nombre de cliniciens et de patients. De plus, nous sommes enthousiasmés par la possibilité potentielle que des signatures d’activité neuronale similaires puissent être à l’origine d’autres troubles neuropsychiatriques et puissent servir de biomarqueurs pour diagnostiquer, prédire et surveiller ces conditions », a conclu le Dr Provenza.