Crises épileptiques généralisées dans les réseaux cérébraux

A ce jour, la compréhension des mécanismes sous-tendant la propagation des crises d’épilepsie et le rôle de la zone cérébrale responsable de son déclenchement reste incomplète.

Dans cette étude, nous utilisons le modèle phénoménologique de l’Epileptor pour explorer l’impact de la connectivité de la zone épileptogène (ZE) dans le cerveau d’une souris sur une crise focale. Les crises focales sont initiées par une aire cérébrale localisée, et peuvent se propager ou non à d’autres zones. Nous explorons différentes stratégies pour confiner les crises et empêcher leur propagation généralisée, en simulant des traitements médicaux tels que l’ablation de tissus neuronaux ou la suppression de l’hyperexcitabilité de la ZE par voie médicamenteuse ou de neurostimulation.

En supprimant des connexions spécifiques déterminées par leur connectivité au sein du réseau cérébral de la souris, ou en réduisant localement le poids des connexions sortant de la ZE, nous démontrons que les crises peuvent être maintenues localisées autour de la ZE. Dans l’optique de minimiser les interventions chirurgicales ou médicales, tout en préservant la connectivité structurelle d’origine et en maximisant la fonctionnalité cérébrale, nous identifions des sous-ensembles minimaux de connexions dont la suppression est nécessaire à la prévention de crises généralisées.

Laboratoire affiliés/collaborateurs :

Juliette Courson, Yulia Timofeeva, Mathias Quoy, Thanos Manos
ETIS Lab CNRS UMR 8051
ENSEA
CY Cergy-Paris Université
Laboratoire de Physique Théorique et Modélisation UMR 8089
Department of Computer Science, University of Warwick
University College London Institute of Neurology, University College London
IPAL CNRS Singapore

Article : hal-04361411
Épilepsie, dynamique cérébrale, structure de réseaux de neurones

A propos de la figure :

Prévention des crises généralisées par suppression de connections cérébrales. Les figures de gauche montrent l'ensemble du réseau cérébral. Les croix indiquent les connexions supprimées. Les figures de droite montrent la distance temporelle entre le début de la crise dans la ZE (aire cérébrale CA1 gauche, notée gCA1) et son apparition dans chaque zone cérébrale. (A) montre un exemple de propagation d'une crise focale généralisée dans le connectome d'origine, puis après suppression (B) de connexions dans l'hippocampe gauche et entre l'hippocampe gauche et droit (gCA1→dCA3 et gCA1→dDG), (C) de connexions dans l'hippocampe gauche et dans l'hippocampe droit (gCA1→gDG et dCA3→ dCA1), et (D) de la connexion la plus forte de la ZE au sein de l'hippocampe gauche (gCA1→gCA3).

Juliette Courson a été soutenue par la bourse de doctorat LABEX MME-DII (ANR-16-IDEX-0008) et la bourse de CY Cognition de l'Université CY Cergy-Paris. Thanos Manos a été soutenu par le programme de financement national français Labex MME-DII (ANR-11-LBX-410 0023-01). Mathias Quoy a été soutenu par un financement CNRS pour un semestre de recherche au laboratoire IPAL à Singapour. Yulia Timofeeva a été soutenue par la bourse de projet UKRI MRC MR/T002786/1.