Une étude du Human Brain Project (HBP), menée par des scientifiques de l'Université de Liège, a exploré de nouvelles techniques qui pourraient aider à distinguer deux états neurologiques différents chez des patients présentant des lésions cérébrales graves et ou dans le coma. Les résultats de cette étude viennent d'être publiés en accès libre dans la revue eLife.
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un des plus grands défis dans le domaine de la neurologie et de la médecine des soins intensifs est de diagnostiquer correctement le niveau de conscience d'un patient dans le coma en raison d'une lésion cérébrale grave. Les scientifiques du Human Brain Project (HBP) - un projet international impliquant plus de 500 chercheurs qui vise à mieux comprendre la structure et la fonction complexes du cerveau humain grâce à une approche interdisciplinaire unique à l'interface des neurosciences et de la technologie - ont exploré de nouvelles techniques qui pourraient aider à distinguer deux conditions neurologiques différentes.
Les résultats de cette nouvelle étude, qui vient d'être publiée dans la revue eLife, révèlent des informations importantes sur les mécanismes des troubles de la conscience. L'équipe de chercheurs de l'Université de Liège (GIGA Consciousness, GIGA, Coma Science Group, Faculté de médecine) et du Centre Hospitalier Universitaire (CHU) de Liège (Belgique), de l'Universitat Pompeu Fabra (Espagne), de la Vrije Universiteit Amsterdam (Pays-Bas), entre autres, a évalué les états des réseaux cérébraux fonctionnels comme marqueur de la conscience afin de distinguer potentiellement les patients dans les syndromes d'éveil sans réponse (UWS) et l'état de conscience minimale (MCS).
"Précédemment connu sous le nom d'"état végétatif", le syndrome d'éveil sans réponse est l'état d'un patient qui se réveille du coma, c'est-à-dire qui ouvre les yeux, mais ne répond pas à l'environnement et aux commandes verbales, ne montrant que des mouvements réflexes", explique Rajanikant Panda, premier auteur de l'article et chercheur FNRS au GIGA Consciousness et Coma Science Group du GIGA de l'ULiège. "En revanche, les patients en état de conscience minimale montrent des signes minimaux de conscience, comme suivre des mouvements des yeux ou bouger un doigt lorsqu'on le leur demande." La différenciation de ces états est essentielle pour un diagnostic, un pronostic et un traitement de réadaptation adéquats et est liée à des décisions importantes en matière de qualité de vie et même de fin de vie.
L'étude a porté sur 34 témoins sains, 30 patients en état de conscience minimale et 14 patients éveillés sans réaction. Ces patients ont été envoyés de toute l'Europe au Coma Science Group - dirigé par le neurologue Steven Laureys - et à l'hôpital universitaire de Liège pour un deuxième avis. Le partage et l'analyse des données ont bénéficié de l'infrastructure EBRAINS du HBP et de la collaboration des équipes d'étude dirigées par Jitka Annen (Coma Science Group/ Faculté de médecine de l'ULiège) et Prejaas Tewarie (Vrije Universiteit Amsterdam).
Nous avons utilisé des techniques de pointe pour évaluer différents aspects de la structure du cerveau et sa relation avec la dynamique du réseau", explique Jitka Annen, "et nous avons démontré que ces techniques étaient sensibles pour détecter des différences cliniquement pertinentes dans le diagnostic des patients atteints de l'état de conscience minimale et du syndrome d'éveil sans réponse".
Plus précisément, les chercheurs ont utilisé des données d'imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf) pour analyser la connectivité fonctionnelle dynamique, ou la façon dont les régions du cerveau interagissent entre elles, entre les populations neuronales et son association avec les connexions structurelles de la substance blanche.
"Nous avons observé que, par rapport à l'état de conscience minimale, les patients atteints du syndrome d'éveil sans réponse présentaient une activité moindre dans les réseaux fonctionnels, une métastabilité réduite (un état de connectivité fonctionnelle stable différent de l'état d'équilibre naturel) et un couplage accru de la connectivité fonctionnelle au cadre structurel", explique Aurore Thibaut, chercheuse FNRS au sein du GIGA Consciousness et Coma du GIGA. "Cette nouvelle approche a également révélé un réseau cérébral qui différencie le plus les états inconscients et conscients - un réseau englobant des régions sous-corticales et des aires corticales frontotemporopariétales."
Ces résultats corroborent des idées antérieures sur les mécanismes qui sous-tendent la perte et la récupération de la conscience, comme la théorie de l'espace de travail neuronal global et l'hypothèse du mésocircuit, qui suggèrent que l'échec de la récupération de la conscience est lié à une perte de connectivité entre les zones cérébrales sous-corticales et frontopariétales, ainsi qu'à une perte de l'éventail des états du réseau fonctionnel.
"L'étude, financée en partie par le HBP, le Fonds national belge pour la recherche scientifique (FNRS) et le Prix Generet de la Fondation Roi Baudouin, est un bon exemple de la manière dont les théories actuelles de la conscience sont remises en question par des données réelles de neuroimagerie clinique et dont les connaissances générées se traduisent par une meilleure prise en charge des patients après une lésion cérébrale grave", conclut Jitka Annen, co-auteur principal de l'article et scientifique à l'unité de recherche GIGA Consciousness.
Rajanikant Panda , Aurore Thibaut, Ane Lopez-Gonzalez, Anira Escrichs, Mohamed Ali Bahri, Arjan Hillebrand, Gustavo Deco, Steven Laureys, Olivia Gosseries, Jitka Annen et Prejaas Tewarie, Disruption in structural-functional network repertoire and time-resolved subcortical fronto-temporoparietal connectivity in disorders of consciousness, eLife, 2 août 2022. https://doi.org/10.7554/eLife.77462
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