Nouvelles approches dans la recherche et la pratique

Les nouveaux développements dans la classification des données assistée par ordinateur, les méthodes d’apprentissage automatique, le développement de traceurs spécifiques et l’application clinique de la technologie RM à haut champ à des intensités de champ <3 Tesla conduisent à des développements de plus en plus rapides dans l’imagerie de l’épilepsie – un aperçu.

L’évaluation par imagerie des patients après une première crise sert à

la preuve d’une cause traitable lors d’une crise provoquée dans le cadre d’une autre maladie sous-jacente ou d’une autre cause de crise,
la mise en évidence d’une lésion épileptogène structurelle pour évaluer le pronostic,
la planification d’une chirurgie de l’épilepsie en cas d’épilepsie pharmaco-résistante.

La méthode de choix est l’examen RM à une intensité de champ de 3 Tesla avec un protocole dédié à l’épilepsie. En cas de syndromes épileptiques idiopathiques clairs sur le plan clinique et neurophysiologique (par ex. épilepsie par absence), il n’est pas nécessaire de recourir à l’imagerie.

Les techniques de post-traitement et de reformatage peuvent aider à l’analyse visuelle des images, en particulier pour les résultats subtils (malformations épileptogènes du développement cortical). Les techniques d’imagerie fonctionnelle (TEP, IRMf, mesures de la perfusion cérébrale par SPECT ou ASL) ont une valeur complémentaire à l’analyse clinique des crises et à la neurophysiologie pour le diagnostic de localisation et la planification préopératoire, selon le principe de “l’évidence convergente” ( Fig. 1).

La mise en évidence d’une lésion épileptogène structurelle revêt une importance différente selon le stade de la prise en charge diagnostique de l’épilepsie. (Aperçu1). Une “lésion épileptogène structurelle” est définie comme une modification du cerveau détectable macroscopiquement par scanner ou IRM, qui est épileptogène “en soi” (comme une malformation du développement cortical) ou qui peut avoir un effet épileptogène secondaire en provoquant une hyperexcitabilité de la zone cérébrale environnante (comme un cavernome hémorragique). En particulier après l’apparition d’une première crise d’épilepsie, il faut donc distinguer les modifications du cerveau qui peuvent être la cause d’une crise d’épilepsie symptomatique (comme un méningiome ou une thrombose veineuse sinusale) de celles qui peuvent être la cause causale d’une épilepsie débutante (comme une cicatrice gliale permanente après un accident vasculaire cérébral, un traumatisme crânien ou une infection cérébrale antérieure). Le diagnostic de localisation par imagerie après une première crise suit donc le principe “risk does not equate causation”, c’est-à-dire que toute modification structurelle du cerveau n’est pas nécessairement épileptogène (p. ex. malformations veineuses, kystes arachnoïdiens). Inversement, chez les patients qui développent une épilepsie après une crise d’épilepsie, des changements structurels sont également détectés dans l’analyse visuelle dans environ 11-28% des cas, en fonction du syndrome épileptique sous-jacent – dans le cas d’une épilepsie focale, le pourcentage est beaucoup plus élevé, dépassant 50% [1,2]. Dans le cas d’une épilepsie où les crises ne peuvent être supprimées malgré un traitement médicamenteux (environ un tiers des cas), il convient de vérifier s’il existe une lésion épileptogène structurelle nécessitant un traitement chirurgical de l’épilepsie.

Imagerie par résonance magnétique

Les méthodes d’imagerie diagnostique pour la détection des lésions épileptogènes structurelles et pour le diagnostic fonctionnel de localisation n’ont cessé de gagner en importance au cours des dernières décennies, en particulier dans le diagnostic préchirurgical de l’épilepsie [3]. Les progrès technologiques dans l’acquisition d’images, la généralisation de l’imagerie par résonance magnétique (IRM) à champ moyen (3 Tesla) et, plus récemment, l’autorisation clinique de l’IRM à champ ultra-élevé (7 Tesla) ont entraîné une augmentation constante du contenu informatif des ensembles de données d’images. Les développements de nouveaux matériels de RM (bobines de tête multicanaux et de surface), de nouvelles séquences d’IRM (tableau 1) comme l’imagerie pondérée en fonction de la susceptibilité (SWI) et de nouvelles technologies expérimentales de RM (EEG-IRMf simultané) y contribuent également [4,5]. Ces nouvelles technologies, combinées à des protocoles d’épilepsie optimisés selon les recommandations de la “International League against Epilepsy” (ILAE) [6–8] permettent, dans les épilepsies réfractaires, une meilleure détection des lésions épileptogènes structurelles dans jusqu’à 80% des cas [9,10]. La SWI, une technique d’écho de gradient 3D à haute résolution spatiale et à flux compensé, permet de visualiser les microhémorragies, les cavernomes et les calcifications du cortex. Les techniques d’imagerie de diffusion pondérée et de perfusion (imagerie de perfusion assistée par KM et mesures sans contraste de la circulation cérébrale au moyen de ce que l’on appelle le “Arterial Spin Labeling”) peuvent compléter le diagnostic fonctionnel des états de conscience peu clairs (coma peu clair, état de mal épileptique non convulsif, encéphalite) [11].

Parallèlement à ces développements de séquences, les aspects méthodologiques du post-traitement numérique des images jouent un rôle important. Grâce à de nouvelles méthodes d’analyse, l’expert expérimenté peut également mettre en évidence des modifications structurelles subtiles difficiles à détecter dans le cadre de dysplasies corticales focales (FCD). Les méthodes de mesure morphométriques permettent en outre une détermination volumétrique des atrophies régionales par rapport aux valeurs normales corrigées en fonction de l’âge et du sexe, comme cela peut être important par exemple dans le diagnostic de latéralisation de l’épilepsie mésiotemporale. Il convient de souligner en particulier les méthodes de post-traitement morphométrique pour la détection semi-automatique des FCD ; elles peuvent détecter les variations de gyration dans le relief de la circonvolution corticale, les changements de l’épaisseur corticale et de son intensité de signal ou une délimitation floue entre la matière grise et la matière blanche du cerveau sur les séquences pondérées T1 et FLAIR à partir d’une analyse automatique des distributions de signaux et de leur répartition spatiale. La valeur ajoutée diagnostique de cette méthode, combinée à l’analyse visuelle des images, a été confirmée dans plusieurs études et dans différentes populations [12,13]. L’identification de lésions potentiellement épileptogènes dans les études était supérieure à 90% des cas dans une population de malades sélectionnés. Dans les épilepsies du lobe temporal mésial réfractaires, des modifications du signal et du volume hippocampiques peuvent également être détectées dans environ 90% des cas [14]. Souvent, les modifications s’étendent à des zones cérébrales voisines (cortex entorhinal et amygdale), où l’évaluation visuelle peut être difficile. Une analyse rétrospective des données menée dans 24 centres de traitement de l’épilepsie dans le monde a permis d’enregistrer les différences morphométriques de l’épaisseur corticale et les différences de volume sous-cortical dans différents types d’épilepsie. Outre les changements attendus dans les structures mésiotemporales, ils ont également révélé des anomalies dans les zones sensori-motrices du cerveau ainsi que des changements plus étendus à la fois dans les épilepsies du lobe temporal (TLE) gauche et droit, ce qui indique des différences latérales significatives dans l’architecture du réseau altéré dans cette maladie [15]. L’analyse morphométrique des changements de volume régionaux et de leurs motifs (aires corticales atrophiées et hypertrophiées) peut également aider à attribuer certains syndromes épileptiques (TLE) et à délimiter la zone épileptogène (FCD) [16–18] (Fig. 1).

Neuroimagerie avancée

L’imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf) basée sur les tâches est une technique d’imagerie qui permet de visualiser les activations dans les zones éloquentes du cerveau (sous la forme de réponses hémodynamiques du cerveau à des paradigmes spécifiques de langage, de mémoire et de motricité). Dans le diagnostic pré-chirurgical de l’épilepsie, la méthode est utilisée pour latéraliser de manière non invasive les fonctions du langage et de la mémoire et pour pouvoir évaluer le risque de déficits post-opératoires [19]. L’imagerie par tenseur de diffusion (DTI) quantifie le mouvement de diffusion des molécules d’eau dans le tissu cérébral et fournit un équivalent en termes de morphologie d’image du trajet et de l’intégrité des connexions de fibres nerveuses proéminentes (comme la voie pyramidale ou les voies longitudinales reliant les lobes temporaux, frontaux, pariétaux et occipitaux). Elle est utilisée en chirurgie épileptique lésionnelle (par ex. pour la résection de cavernomes ou de tumeurs cérébrales) ou en chirurgie épileptique (par ex. amygdalohippocampectomie) pour orienter la procédure avant une intervention afin de préserver au mieux l’intégrité fonctionnelle du cerveau. Ces deux méthodes permettent de décider de l’application de procédures de surveillance peropératoire plus poussées. Des approches alternatives plus récentes utilisent des fluctuations endogènes à basse fréquence du signal IRMf entre des zones cérébrales couplées au repos (“resting state fMRI”) afin de pouvoir réaliser un diagnostic fonctionnel de localisation des fonctions cognitives chez les patients dont la coopération est limitée ou chez les enfants. Des méthodes d’analyse et d’interprétation d’images utilisant des techniques d’intelligence artificielle sont désormais utilisées pour la reconnaissance des formes [20].

Des méthodes d’IRMf plus complexes sur le plan logistique et technique, comme la dérivation interictale simultanée des signaux EEG et BOLD (EEG-IRMf), peuvent améliorer l’identification de la zone épileptogène pour la planification des dérivations invasives ou de la chirurgie de l’épilepsie, en particulier en combinaison avec la localisation de la source EEG (Electrical Source Imaging) (Fig. 2) [21]. En plus de la mesure indirecte de l’activité neuronale par IRM, les premiers essais cliniques sont en cours pour montrer directement les interactions entre les champs électriques dans le cerveau et les influences qu’ils exercent sur le champ magnétique par IRM. L’imagerie du courant neuronal, associée aux techniques de localisation des sources EEG, a également permis de démontrer une détection optimisée de la zone épileptogène et d’identifier, dans une petite série de cas, des patients ne présentant plus de crises après une intervention chirurgicale [22]. La méthode est basée sur la mesure directe des effets de champ associés à la présence et à la propagation d’impulsions électromagnétiques dans le cerveau, qui n’étaient jusqu’à présent mesurables que par EEG ou MEG en raison de leur faible intensité (Fig. 2).

Alors que les méthodes susmentionnées sont principalement utilisées dans le diagnostic pré-chirurgical de l’épilepsie, les méthodes de détection des modifications régionales de la circulation sanguine cérébrale sont utilisées dans l’imagerie d’urgence. Les mesures dynamiques de la perfusion cérébrale assistée par contraste permettent de mesurer les modifications pathologiques de la circulation sanguine, qui indiquent une activité épileptique subclinique persistante (état de mal épileptique non convulsif) ou un dysfonctionnement post-convulsif [23]. Les schémas de telles modifications de la perfusion peuvent également faciliter la distinction clinique avec un accident vasculaire cérébral ou une migraine avec aura [24]. Il convient de noter que ces examens ne peuvent fournir qu’une image instantanée de l’état fonctionnel altéré (“snapshot imaging”). Des résultats faussement négatifs peuvent donc être obtenus en fonction de l’état d’activité du cerveau [25]. Contrairement aux méthodes de perfusion basées sur le contraste, l'”Arterial Spin Labeling” (ASL) mesure directement la magnétisation des protons dans le sang qui afflue dans le cerveau sans utiliser de produit de contraste. Cette méthode a également été utilisée avec succès pour localiser la zone épileptogène et a été corrélée dans >80% des cas avec des zones hypométaboliques du cerveau chez des patients atteints d’épilepsie réfractaire à IRM négative [26].

Procédures de diagnostic en médecine nucléaire

Outre les techniques d’IRM décrites précédemment, des techniques complémentaires sont disponibles en médecine nucléaire pour l’évaluation de ces patients, en particulier lorsqu’aucune lésion structurelle n’est détectée par IRM. D’autre part, il peut y avoir plusieurs lésions structurelles, dont une ou deux seulement sont épileptogènes, ce qui constitue une indication supplémentaire pour les procédures de médecine nucléaire. Il est également indiqué en cas de résultats EEG discordants ou incohérents. Dans ce cas, les techniques PET et SPECT peuvent faciliter le placement idéal des électrodes sous-durales [27].

Les images doivent toujours être corrélées avec les données EEG et cliniques pertinentes, notamment la sémiologie des crises. Le moment exact de l’injection du traceur par rapport à l’anomalie comportementale observée ou aux anomalies de l’EEG doit être connu, car les résultats scintigraphiques de l’extension du foyer de crise peuvent augmenter en fonction du moment de l’injection. Les études ictales et interictales doivent être comparées à chaque fois afin de permettre un examen optimal du patient. Les études ictales sont les plus appropriées pour localiser les foyers de crises [28].

Il existe deux traceurs approuvés pour la tomographie par émission de photons uniques (SPECT) de la perfusion cérébrale : le dimère de cystéinate d’éthyle 99mTc (ECD) et l’oxime de 99mTc-hexaméthyl-propylène-amino (HMPAO). Les deux traceurs sont basés sur le principe de la microsphère chimique : lors d’un passage capillaire, une grande partie du traceur lipophile est absorbée par la barrière hémato-encéphalique dans le tissu cérébral, où il est rapidement métabolisé en produits hydrophiles qui restent ensuite sur place dans le tissu pendant des heures. Les traceurs sont absorbés et fixés localement dans le cerveau dans un délai de 1 à 2 min après l’injection i.v., de manière approximativement proportionnelle à la perfusion locale. L’image “gelée” de la perfusion cérébrale peut ensuite être acquise avec un système SPECT. La cinétique spéciale permet ainsi également de mesurer la perfusion cérébrale pendant une crise d’épilepsie (SPECT ictale). Pour ce faire, le traceur est administré pendant la crise et l’enregistrement SPECT est effectué plus tard, après la crise. Cette possibilité représente un avantage considérable par rapport au PET 15O-eau. En général, la mesure quantitative de la perfusion du cerveau avec 15O-eau est considérée comme l’étalon-or [29], bien que les examens ictaux avec la TEP 15O-eau ne soient pas possibles pour des raisons logistiques. De même, le FDG-PET n’est généralement pas utilisé pour les examens ictaux en raison de défis logistiques. Cependant, des augmentations de l’uptake peuvent se produire dans le cadre d’un état de mal épileptique ou d’une crise épileptogène coïncidente pendant la phase d’accumulation après l’injection de FDG. Cependant, en règle générale, l’examen ictal est le domaine de la SPECT.

Les images sont principalement évaluées visuellement, mais une quantification/semi-quantification permet d’en augmenter la pertinence. Il existe différentes possibilités d’évaluation quantitative ou de comparaison avec des collectifs normalisés (par ex. SPM, 3D-SSP). Le calcul des données de plusieurs acquisitions (MR, SPECT) permet d’augmenter considérablement la pertinence des analyses basées sur les voxels (p. ex. soustraction pour les examens ictaux/interictaux [SISCOM]) [30]. En cas de comparaison avec un collectif normal, il faut veiller à ce que celui-ci soit comparable en termes de produit radiopharmaceutique, d’âge et de paramètres d’acquisition et de reconstruction. Le tableau 2 résume les procédures standard de médecine nucléaire ainsi que le modèle d’uptake correspondant.

Outre les procédures cliniques de routine établies, des procédures expérimentales sont également disponibles ou en cours de développement en médecine nucléaire (tableau 3). Il s’agit en général de traceurs TEP spécifiques qui, selon la cible, entraînent soit une augmentation soit une diminution de l’uptake dans le foyer épileptogène. Le 11C-α-méthyl-L-tryptophane semble prometteur à cet égard, car ce traceur entraîne une augmentation dans le cortex épileptogène interictal et facilite l’évaluation visuelle [31].

Résumé

Les progrès technologiques de l’imagerie médicale moderne permettent aujourd’hui de détecter avec certitude les lésions épileptogènes structurelles chez la majorité des patients souffrant d’épilepsie réfractaire. L’utilisation de protocoles adéquats et standardisés pour l’épilepsie dans l’IRM est d’une importance capitale à cet égard, car elle permet, le cas échéant, les post-traitements d’images nécessaires. Pour le diagnostic préchirurgical de localisation, il existe différents examens fonctionnels basés sur l’IRM et la médecine nucléaire, qui ont une valeur différente selon le syndrome épileptique sous-jacent (tableau 3). Les nouveaux développements dans la classification des données assistée par ordinateur, les méthodes d’apprentissage automatique, le développement de traceurs spécifiques et l’application clinique de la technologie RM à haut champ à des intensités de champ >3 Tesla conduisent à des développements de plus en plus rapides dans l’imagerie de l’épilepsie. L’objectif principal reste la contribution à l’obtention de l’absence de crises chez le plus grand nombre de patients possible, la meilleure prédiction possible d’une thérapie chirurgicale et/ou pharmacologique réussie et l’acquisition de connaissances guidées par l’anatomie et la physiopathologie sur la “maladie en réseau” qu’est l’épilepsie.

Messages Take-Home

L’imagerie médicale permet aujourd’hui de détecter avec certitude les lésions épileptogènes structurelles chez la majorité des patients souffrant d’épilepsie réfractaire.
L’utilisation de protocoles adéquats et standardisés pour l’épilepsie en IRM, permettant le cas échéant les post-traitements d’images nécessaires, est essentielle.
Pour le diagnostic pré-chirurgical de localisation, il existe différents examens fonctionnels basés sur l’IRM et la médecine nucléaire, qui ont une valeur spécifique pour les différents syndromes épileptiques.
La classification des données assistée par ordinateur, les méthodes d’apprentissage automatique, le développement de traceurs spécifiques et l’application clinique de la technologie RM à haut champ >3 Tesla permettent de nouvelles avancées majeures dans l’imagerie de l’épilepsie.
Les objectifs ultimes restent la contribution à l’obtention de l’absence de crises, la meilleure prédiction possible d’une thérapie chirurgicale et/ou pharmacologique réussie et l’acquisition de connaissances guidées par l’anatomie et la physiopathologie sur la “maladie en réseau” qu’est l’épilepsie.

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