Thérapie potentielle pour la dépendance, la dépression et le TOC

Les troubles neurologiques, tels que la dépendance, la dépression et le trouble obsessionnel-compulsif (TOC), touchent des millions de personnes dans le monde et sont souvent caractérisés par des pathologies complexes impliquant plusieurs régions et circuits cérébraux. Ces affections sont notoirement difficiles à traiter en raison de la nature complexe et mal comprise des fonctions cérébrales et de la difficulté de délivrer des thérapies aux structures cérébrales profondes sans procédures invasives.

Dans le domaine en évolution rapide des neurosciences, la stimulation cérébrale non invasive constitue un nouvel espoir pour comprendre et traiter une myriade de troubles neurologiques et psychiatriques sans intervention chirurgicale ni implants. Les chercheurs, dirigés par Friedhelm Hummel, titulaire de la chaire Defitchech de neuro-ingénierie clinique à la Faculté des sciences de la vie de l'EPFL, et par le postdoctorant Pierre Vassiliadis, sont pionniers dans une nouvelle approche dans le domaine, ouvrant les frontières dans le traitement de maladies telles que la toxicomanie et la dépression.

Leurs recherches, tirant parti de la stimulation électrique par interférence temporelle transcrânienne (tTIS), ciblent spécifiquement les régions profondes du cerveau qui sont les centres de contrôle de plusieurs fonctions cognitives importantes et impliquées dans différentes pathologies neurologiques et psychiatriques. La recherche, publiée dans Comportement humainmet en évidence l'approche interdisciplinaire qui intègre la médecine, les neurosciences, l'informatique et l'ingénierie pour améliorer notre compréhension du cerveau et développer des thérapies potentiellement révolutionnaires.

“La stimulation cérébrale profonde invasive (DBS) a déjà été appliquée avec succès aux centres de contrôle neuronaux les plus profonds afin de freiner la dépendance et de traiter la maladie de Parkinson, le TOC ou la dépression”, explique Hummel. “La principale différence avec notre approche est qu'elle est non invasive, ce qui signifie que nous utilisons une stimulation électrique de faible niveau sur le cuir chevelu pour cibler ces régions.”

Vassiliadis, auteur principal de l'article, médecin titulaire d'un doctorat conjoint, décrit le tTIS comme utilisant deux paires d'électrodes fixées au cuir chevelu pour appliquer de faibles champs électriques à l'intérieur du cerveau.

“Jusqu'à présent, nous ne pouvions pas cibler spécifiquement ces régions avec des techniques non invasives, car les champs électriques de faible niveau stimuleraient toutes les régions situées entre le crâne et les zones plus profondes, rendant tout traitement inefficace. Cette approche nous permet de sélectionner stimuler des régions profondes du cerveau qui sont importantes dans les troubles neuropsychiatriques”, explique-t-il.

Cette technique innovante est basée sur le concept d'interférence temporelle, initialement exploré dans des modèles de rongeurs, et maintenant transposé avec succès aux applications humaines par l'équipe de l'EPFL. Dans cette expérience, une paire d’électrodes est réglée à une fréquence de 2 000 Hz, tandis qu’une autre est réglée à 2 080 Hz. Grâce à des modèles informatiques détaillés de la structure cérébrale, les électrodes sont spécifiquement positionnées sur le cuir chevelu pour garantir que leurs signaux se croisent dans la région cible.

C’est à ce moment que la magie des interférences opère : la légère disparité de fréquence de 80 Hz entre les deux courants devient la fréquence de stimulation effective au sein de la zone cible. L’éclat de cette méthode réside dans sa sélectivité ; les fréquences de base élevées (par exemple 2 000 Hz) ne stimulent pas directement l'activité neuronale, laissant le tissu cérébral intermédiaire inchangé et concentrant l'effet uniquement sur la région ciblée.

Ces dernières recherches se concentrent sur le striatum humain, un acteur clé des mécanismes de récompense et de renforcement. “Nous examinons comment l'apprentissage par renforcement, essentiellement la manière dont nous apprenons grâce aux récompenses, peut être influencé en ciblant des fréquences cérébrales spécifiques”, explique Vassiliadis. En appliquant une stimulation du striatum à 80 Hz, l’équipe a découvert qu’elle pouvait perturber son fonctionnement normal, affectant directement le processus d’apprentissage.

Le potentiel thérapeutique de leurs travaux est immense, en particulier pour des pathologies telles que la dépendance, l’apathie et la dépression, où les mécanismes de récompense jouent un rôle crucial. “Dans l'addiction, par exemple, les gens ont tendance à trop approcher les récompenses. Notre méthode pourrait contribuer à réduire cette suraccentuation pathologique”, souligne Vassiliadis, également chercheur à l'Institut de neurosciences de l'UCLouvain.

En outre, l’équipe explore comment différents modèles de stimulation peuvent non seulement perturber mais aussi potentiellement améliorer les fonctions cérébrales. “Cette première étape consistait à prouver l'hypothèse selon laquelle 80 Hz affectaient le striatum, et nous l'avons fait en perturbant son fonctionnement. Nos recherches s'avèrent également prometteuses dans l'amélioration du comportement moteur et l'augmentation de l'activité du striatum, en particulier chez les personnes âgées ayant des capacités d'apprentissage réduites”, a déclaré Vassiliadis. ajoute.

Hummel, neurologue de formation, considère cette technologie comme le début d'un nouveau chapitre dans la stimulation cérébrale, offrant un traitement personnalisé avec des méthodes moins invasives. “Nous étudions une approche non invasive qui nous permettrait d'expérimenter et de personnaliser le traitement de stimulation cérébrale profonde dès les premiers stades”, explique-t-il.

Un autre avantage clé du tTIS réside dans ses effets secondaires minimes. La plupart des participants à leurs études n'ont signalé que de légères sensations sur la peau, ce qui en fait une approche hautement tolérable et conviviale pour les patients.

Hummel et Vassiliadis sont optimistes quant à l'impact de leurs recherches. Ils envisagent un avenir dans lequel les thérapies de neuromodulation non invasives pourraient être facilement disponibles dans les hôpitaux, offrant ainsi une gamme de traitements rentable et étendue.