Une équipe de recherche dirigée par Stanford Medicine a découvert que la stimulation magnétique transcrânienne (SMT), utilisée pour traiter les dépressions graves, agit en inversant les signaux cérébraux anormaux. L’étude a également mis en évidence un biomarqueur potentiel pour le diagnostic de la dépression : le reflux de l’activité neuronale entre des zones clés du cerveau.
L’application de puissantes impulsions magnétiques sur le crâne pour stimuler le cerveau peut rapidement soulager les symptômes de nombreuses personnes gravement déprimées pour lesquelles les traitements traditionnels ont été inefficaces.
Pourtant, la manière dont la stimulation magnétique transcrânienne – le nom de ce traitement – soulage la dépression est restée un mystère. Aujourd’hui, de nouvelles recherches menées par des scientifiques de Stanford Medicine révèlent que cette thérapie fonctionne en inversant la direction des signaux cérébraux anormaux.
Les résultats suggèrent également que les flux inversés d’activité neuronale entre des zones clés du cerveau pourraient être utilisés comme biomarqueurs pour aider à diagnostiquer la dépression.
« L’hypothèse principale était que la SMT pouvait modifier le flux d’activité neuronale dans le cerveau », a déclaré Anish Mitra, docteur en médecine, postdoctorant en psychiatrie et en sciences du comportement. « Mais pour être honnête, j’étais plutôt sceptique. Je voulais le tester.
Mitra avait justement l’outil pour le faire. Lorsqu’il était étudiant de troisième cycle à l’université Washington de Saint Louis, dans le laboratoire du docteur Mark Raichle, il a mis au point un outil mathématique pour analyser l’imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf), couramment utilisée pour localiser les zones actives du cerveau. La nouvelle analyse utilise les différences minimes de temps entre l’activation de différentes zones pour révéler également la direction de cette activité.
Dans la nouvelle étude publiée récemment dans les Proceedings of the National Academy of Sciences, Mitra et Raichle ont fait équipe avec le docteur Nolan Williams, professeur agrégé de psychiatrie et de sciences du comportement, dont l’équipe a fait progresser l’utilisation de la stimulation magnétique, personnalisée en fonction de l’anatomie cérébrale de chaque patient, pour traiter la dépression profonde.
Le traitement autorisé par la FDA, connu sous le nom de thérapie de neuromodulation de Stanford, incorpore des technologies d’imagerie avancées pour guider la stimulation avec des modèles d’impulsions magnétiques à haute dose qui peuvent modifier l’activité cérébrale liée à la dépression majeure. Par rapport à la SMT traditionnelle, qui nécessite des séances quotidiennes pendant plusieurs semaines ou mois, la SNT fonctionne selon un calendrier accéléré de 10 séances par jour pendant seulement cinq jours.
« C’était le test parfait pour voir si la SMT a la capacité de changer la façon dont les signaux circulent dans le cerveau », a déclaré Mitra, qui est l’auteur principal de l’étude. « Si cela ne fonctionne pas, rien ne le fera.
Raichle et Williams sont les auteurs principaux de l’étude.
Sommaire
Tout est dans le choix du moment
Les chercheurs ont recruté 33 patients chez qui on avait diagnostiqué un trouble dépressif majeur résistant au traitement. Vingt-trois d’entre eux ont reçu un traitement par SNT, et 10 ont reçu un traitement fictif imitant le SNT, mais sans stimulation magnétique. Ils ont comparé les données de ces patients à celles de 85 témoins sains sans dépression.
Lorsqu’ils ont analysé les données de l’IRMf sur l’ensemble du cerveau, une connexion s’est démarquée. Dans le cerveau normal, l’insula antérieure, une région qui intègre les sensations corporelles, envoie des signaux à une région qui régit les émotions, le cortex cingulaire antérieur.
« On peut considérer que le cortex cingulaire antérieur reçoit des informations sur le corps, comme le rythme cardiaque ou la température, et qu’il décide ensuite de ce qu’il doit ressentir sur la base de tous ces signaux », explique Mitra.
Cependant, chez les trois quarts des participants souffrant de dépression, le flux d’activité typique était inversé : le cortex cingulaire antérieur envoyait des signaux à l’insula antérieure. Plus la dépression est grave, plus la proportion de signaux allant dans le mauvais sens est élevée.
« Ce que nous avons constaté, c’est que l’expéditeur et le destinataire d’une relation semblent avoir une réelle importance dans le fait qu’une personne soit ou non déprimée », a déclaré Mitra.
« C’est un peu comme si vous aviez déjà décidé comment vous alliez vous sentir, et que tout ce que vous perceviez était filtré à travers cela », a-t-il ajouté. « L’humeur est devenue primordiale.
« Cela correspond à la façon dont de nombreux psychiatres considèrent la dépression », a-t-il ajouté. « Même les choses qui sont normalement très agréables pour un patient ne lui procurent soudain plus aucun plaisir.
Changer le cours des choses
Lorsque des patients dépressifs ont été traités par la TSN, le flux d’activité neuronale a pris une direction normale en l’espace d’une semaine, ce qui a coïncidé avec la disparition de la dépression.
Les personnes souffrant de la dépression la plus grave – et dont les signaux cérébraux étaient les plus mal orientés – étaient les plus susceptibles de bénéficier du traitement.
« Nous sommes en mesure d’annuler l’anomalie spatiotemporelle de sorte que le cerveau des patients ressemble à celui de témoins normaux et en bonne santé », a déclaré le Dr Williams.
Un biomarqueur pour la dépression
L’un des défis du traitement de la dépression est le manque de compréhension de ses mécanismes biologiques. Si un patient a de la fièvre, il existe différents tests – pour une infection bactérienne ou virale, par exemple – qui peuvent déterminer le traitement approprié. Mais pour un patient souffrant de dépression, il n’existe pas de tests analogues.
« C’est la première fois en psychiatrie que ce changement particulier dans la biologie – le flux de signaux entre ces deux régions du cerveau – prédit le changement dans les symptômes cliniques », a déclaré Williams.
Toutes les personnes souffrant de dépression ne présentent pas ce flux anormal d’activité neuronale, et il peut être rare dans les cas moins graves de dépression, a déclaré Williams, mais il pourrait servir de biomarqueur important pour le triage du traitement de la maladie. « Les données de l’IRMf qui permettent un traitement de précision avec la SNT peuvent être utilisées à la fois comme biomarqueur de la dépression et comme méthode de ciblage personnalisé pour traiter sa cause sous-jacente », a-t-il déclaré.
« Lorsqu’une personne souffre d’une dépression grave, nous pouvons rechercher ce biomarqueur pour déterminer dans quelle mesure elle a des chances de bien réagir au traitement par SNT », a déclaré M. Mitra.
« Les troubles comportementaux comme la dépression ont été difficiles à saisir par imagerie car, contrairement à une lésion cérébrale évidente, ils traitent de la subtilité des relations entre les différentes parties du cerveau », a déclaré Raichle, qui étudie l’imagerie cérébrale depuis plus de quarante ans. « Il est incroyablement prometteur que la technologie s’approche aujourd’hui de la complexité des problèmes que nous essayons de comprendre ».
Les chercheurs prévoient de reproduire l’étude sur un groupe plus important de patients. Ils espèrent également que d’autres adopteront leur technique d’analyse pour découvrir d’autres indices sur la direction de l’activité cérébrale cachée dans les données de l’IRMf. « Tant que vous disposez de données IRMf propres et de qualité, vous pouvez étudier cette propriété des signaux », a déclaré M. Mitra.
Référence : « La neurostimulation ciblée inverse un biomarqueur spatiotemporel de la dépression résistante au traitement » par Anish Mitra, Marcus E. Raichle, Andrew D. Geoly, Ian H. Kratter et Nolan R. Williams, 15 mai 2023, Proceedings of the National Academy of Sciences.
DOI : 10.1073/pnas.2218958120
L’étude a été financée par le Brain and Behavior Research Foundation Young Investigator Award, le NIMH Biobehavioral Research Awards for Innovative New Scientists award, Charles R. Schwab, le David and Amanda Chao Fund II, le Amy Roth Ph.D. Fund, le Neuromodulation Research Fund, la famille Lehman, le Still Charitable Trust, le Marshall and Dee Ann Payne Fund, le Gordie Brookstone Fund, la Mellam Family Foundation, et le Baszucki Brain Research Fund.